Доменная стенка управляет током экспресс

Оригинал: "Josephson coupling through a magnetic racetrack"
· A. A. Mazanik, F. S. Bergeret
arXiv:2604.12742 · 2026-04-14 · CC BY 4.0 · 1 мин
Магнитная «складка» внутри нанопровода поворачивает сверхпроводящий ток, как руль.

📄 Показана версия «Просто» — «Подробно» пока не готова. Добавьте ★ в избранное, если хотите её ускорить.

Два сверхпроводящих берега соединяет мост из магнитного материала. Внутри моста — доменная стенка: узкая граница, где намагниченность разворачивается, как строй солдат, меняющий направление шага. Ток, текущий через такой мост, ведёт себя не как спокойная река, а как поток, огибающий препятствие: он закручивается в петли и меняет силу.

Авторы рассчитали, что сдвиг стенки вдоль дорожки — даже на доли микрона — заметно меняет критический ток. При определённых положениях ток переходит из обычного режима в «перевёрнутый», когда фаза сверхпроводимости сдвигается на полпериода. Такая чувствительность превращает доменную стенку в ручку управления: не нужно внешних магнитов или дополнительных контактов.

Доменная стенка в ферромагнетике по толщине — всего несколько атомов, но её влияние на сверхток сравнимо с влиянием целого слоя материала.

Это важно для памяти на «беговых дорожках»: доменные стенки уже умеют хранить биты, а теперь их можно и считывать тем же током, что движет данными. Устройство становится проще и компактнее — один и тот же путь служит и носителем, и детектором.

Оригинальная аннотация

как её написали авторы, на английском arXiv:2604.12742

We investigate the Josephson coupling between two superconducting electrodes connected by a ferromagnetic racetrack hosting a Bloch-like domain wall (DW). We show that the interplay between superconductivity and the DW leads to highly non-trivial spatial distributions of the supercurrent, including the formation of current loops and a strong sensitivity to the DW position and orientation. We further demonstrate that the Josephson critical current $$I_c$$ can be efficiently controlled by the DW position along the racetrack, exhibiting pronounced variations and tunable $$0$$--$$\pi$$ transitions. These results provide clear design principles for superconducting racetrack devices and establish domain walls as a viable control element for readout schemes in racetrack memory architectures.

Доменная стенка может быть тоньше десяти нанометров — это примерно в тысячу раз меньше толщины человеческого волоса.

Учёные
Klaus von KlitzingLev LandauJohn Bardeen
Понятия
джозефсоновский ток эффект Джозефсона доменная стенка триплетная сверхпроводимость динамика магнитных доменов сверхпроводящий магнит сверхпроводящая петля магнитная сверхпроводимость критический ток трансмонный кубит куперовская пара обменная связь спаривание электронов пиннинг потока закон электромагнитной индукции Фарадея связь магнетизма и сверхпроводимости проводник оксид алюминия нулевое сопротивление электронные пары