Тонкий слой арсенида индия спрятан под сверхпроводящей плёнкой, как голос под шумом толпы. Ток в таком гибриде выбирает путь наименьшего сопротивления и почти весь течёт по металлу, поэтому полупроводник остаётся неслышным для обычных приборов. Но если включить сильное магнитное поле, в скрытом слое просыпаются квантовые осцилляции — периодические колебания сопротивления, похожие на ритмичное дыхание. Этот шёпот и удалось расслышать.

Физики напылили на гетероструктуру InGaAs/InAs/InGaAs шесть разных металлов: алюминий, олово, ванадий, ниобий, тантал и рений. Напыление шло при температуре 7 К, чтобы граница осталась резкой. Затем образцы поместили в магнитное поле до 14 Т и измеряли сопротивление при температурах от 1,8 до 20 К. Даже когда ток в основном тёк по металлу, осцилляции из полупроводниковой ямы пробивались наружу. Чтобы вытащить из них параметры, амплитуду колебаний пришлось умножить на поправку, которая учитывает, какую долю тока уводит металл.

Каждая плёнка создала на границе с полупроводником дополнительную подзону — отдельный канал для электронов. У тугоплавких металлов (тантал, ниобий, ванадий, рений) этот канал оказался мелким, а у алюминия и олова — глубоким. При этом основная квантовая яма почти не изменилась: её частота колебаний осталась около 5 Т, а масса электронов и g-фактор — число, описывающее магнитный момент электрона, — отклонились от непокрытого образца не более чем на 10%. Самое неожиданное: квантовое время жизни, то есть время, в течение которого электрон сохраняет своё квантовое состояние, не сократилось ни под одной плёнкой. Алюминий и олово даже удлинили его.

Связь ямы с металлом оказалась слабой: верхняя граница энергии связи составила от 0,18 до 0,6 мэВ в зависимости от металла. Это значит, что сверхпроводящая щель — энергетический зазор, который металл наводит в полупроводнике, — достигает лишь 0,3–0,8 от своей полной величины. Раньше такие параметры оставались неизвестными, потому что металл шунтировал ток и не давал провести стандартные измерения. Теперь квантовые осцилляции позволили заглянуть под плёнку, не разрушая гибрид.

Эти цифры нужны не для отчёта, а для дела. Гибридные кубиты и устройства на основе майорановских состояний требуют точного знания нормального состояния полупроводника: его массы, g-фактора, подвижности. Работа показывает, что сверхпроводящая плёнка не обязательно портит полупроводник, а иногда служит защитным экраном. Шёпот, который сначала казался неразличимым, теперь можно не только услышать, но и разобрать по словам.