В узком коридоре люди идут не толпой, а рядами. Число рядов зависит от ширины прохода. В графене роль такого коридора играет квантовый точечный контакт — перетяжка, где электроны движутся баллистически, не рассеиваясь. Два затвора с зазором 75 нм создают этот коридор, а третий затвор меняет его ширину, открывая или закрывая квантовые моды — дискретные «ряды» для электронов. Каждая новая мода добавляет ступеньку к проводимости.

К этому коридору подключили алюминиевый сверхпроводящий контакт. При температуре 10 мК сверхпроводимость алюминия влияет на электроны графена: на границе возникает андреевское отражение — электрон, подлетая к сверхпроводнику, превращается в дырку, которая летит обратно. Это как если бы человек, уткнувшись в стену, разворачивался и шёл назад, но при этом передавал свой заряд. В результате ток через коридор усиливается: проводимость на каждой ступеньке возрастает примерно на четверть.

При увеличении напряжения смещения сверхпроводимость в контакте разрушается. Происходит это не плавно, а скачком: при критической мощности около 0,5 нВт — это как мощность, выделяемая при падении песчинки с высоты одного сантиметра за секунду — контакт переключается в нормальное состояние. Ток переключения тоже меняется ступенчато, следуя числу открытых мод. Каждая новая мода — как дополнительный рубильник: она включает усиление тока, но одновременно приближает порог отключения сверхпроводимости.

Раньше было неизвестно, как квантованные моды баллистического канала в графене влияют на сверхпроводящий транспорт, особенно на избыточный ток и разрушение сверхпроводимости при больших смещениях. Теперь ясно: и андреевское усиление, и избыточный ток, и ток переключения меняются ступенчато при последовательном заполнении мод, подчиняясь одной и той же модовой структуре. Это удалось показать, сравнив поведение проводимости и тока переключения при разных напряжениях на затворе.

Эта платформа может служить тестовым стендом для изучения неравновесной сверхпроводимости и диссипативных переходов в баллистических наноструктурах. Возможно, она пригодится для разработки элементов квантовых схем с управляемой связью. Но уже сейчас ясно: в узком коридоре графена каждый ряд электронов — это не просто ступенька тока, а рубильник, от которого зависит, останется ли сверхпроводимость включённой.