Сверхпроводник — это материал, в котором электроны объединяются в пары и движутся без сопротивления. В обычных сверхпроводниках (s-типа) эти пары одинаковы во всех направлениях — как идеальный шар. Но есть и другие, d-типа, где спаривание похоже на четырёхлистный клевер: по одним направлениям связь сильнее, по другим слабее, а в особых точках — узлах — она вовсе исчезает. Именно такие сверхпроводники лежат в основе многих высокотемпературных материалов.
Авторы работы задались вопросом: что будет, если осветить чистый d-сверхпроводник лазером? В s-сверхпроводниках свет может слегка усиливать сверхпроводящее состояние — так называемый эффект Элиашберга: фотоны перераспределяют электроны, и пар становится чуть больше. Но в d-случае, как выяснилось, этот канал подавлен. При температурах вблизи критической (когда сверхпроводимость вот-вот исчезнет) поправка к параметру порядка — мере силы спаривания — оказывается нулевой. Свет просто не может «подтолкнуть» пары.
Зато свет рождает другое явление — генерацию третьей гармоники. Если лазер светит с частотой ω, материал откликается на частоте 3ω. Главный вклад в этот отклик дают не колебания самой сверхпроводящей щели (амплитудный мод Хиггса), а флуктуации зарядовой плотности — движение электронно-дырочных пар. Это похоже на то, как если бы вы дёргали струну, а звук издавал не её изгиб, а колебания воздуха вокруг. Только вблизи резонансной частоты ω≈2√2·Δ (где Δ — величина щели) оба канала сравниваются, но и то лишь если пренебречь диамагнитным током в нормальном состоянии.
Такой разный отклик на свет — не просто теоретический курьёз. Он показывает, насколько сильно симметрия спаривания (s или d) меняет правила игры. В s-сверхпроводнике свет может служить «допингом», временно усиливая сверхпроводимость. В d-материале этот рычаг не работает, зато открывается окно для эффективного преобразования частоты — свет входит одним цветом, а выходит утроенным. Это как пытаться разогнать маятник: толкать в такт (s-тип) — раскачаешь, а если подвес несимметричный (d-тип) — только дёрнешь всю конструкцию, и отклик пойдёт по-другому.
как её написали авторы, на английском arXiv:2606.26909
We use a self-consistent Keldysh--Nambu quasiclassical theory to study two related nonlinear phenomena in clean d-wave superconductors: the photo-induced static correction to the order parameter -- the Eliashberg effect -- and third-harmonic generation. Both follow from a systematic perturbative solution of the out-of-equilibrium Eilenberger equation for the Keldysh propagator. For the steady-state correction to the pairing amplitude we find that at temperatures close to the critical temperature and to leading order in the gap magnitude $$\Delta$$, the photo-induced change of the order parameter is zero at all drive frequencies: in contrast to s-wave superconductors, a clean d-wave superconductor exhibits no Eliashberg enhancement at this order. The gap-enhancing quasiparticle-redistribution channel that drives the effect in the s-wave case is suppressed by an additional power of $$\Delta$$ in the d-wave case. For third-harmonic generation we find that the charge-density-fluctuation (particle--hole) channel significantly dominates the Schmid--Higgs amplitude-mode contribution over a broad frequency range, the two becoming comparable only in a narrow window near the resonance frequency $$\omega\approx 2\sqrt{2}\,\Delta$$ if one neglects the diamagnetic part of the current in the normal state. We trace this to the nonequilibrium dynamics of nodal quasiparticles, which must be retained explicitly and which also makes the response sensitive to the orientation of the driving field.
В купратных высокотемпературных сверхпроводниках d-тип спаривания был подтверждён экспериментально в 1990-х годах, и это стало ключом к пониманию их необычных свойств.
В романе «Ложная слепота» Питера Уоттса инопланетный корабль использует экзотическую сверхпроводимость для маскировки, но без деталей о типе спаривания.