A superconductor free of quasiparticles for seconds

E. T. Mannila*, P. Samuelsson, S. Simbierowicz, J. T. Peltonen, V. Vesterinen, L. Grönberg, J. Hassel, V. F. Maisi, J. P. Pekola

*Tämän työn vastaava kirjoittaja

Tutkimustuotos: LehtiartikkeliArticleScientificvertaisarvioitu

28 Sitaatiot (Scopus)

Abstrakti

Superconducting devices, based on the Cooper pairing of electrons, play an important role in existing and emergent technologies, ranging from radiation detectors1,2 to quantum computers3. Their performance is limited by spurious quasiparticle excitations formed from broken Cooper pairs4–12. Efforts to achieve ultra-low quasiparticle densities have reached time-averaged numbers of excitations on the order of one in state-of-the-art devices2,12–15. However, the dynamics of the quasiparticle population as well as the timescales for adding and removing individual excitations remain largely unexplored. Here, we experimentally demonstrate a superconductor completely free of quasiparticles for periods lasting up to seconds. We monitor the quasiparticle number on a mesoscopic superconductor in real time by measuring the charge tunnelling to a normal metal contact. Quiet, excitation-free periods are interrupted by random-in-time Cooper pair breaking events, followed by a burst of charge tunnelling within a millisecond. Our results demonstrate the possibility of operating devices without quasiparticles with potentially improved performance. In addition, our experiment probes the origins of nonequilibrium quasiparticles in our device. The decay of the Cooper pair breaking rate over several weeks following the initial cooldown rules out processes arising from cosmic or long-lived radioactive sources16–19.

AlkuperäiskieliEnglanti
Sivut145-148
Sivumäärä4
JulkaisuNature Physics
Vuosikerta18
Numero2
Varhainen verkossa julkaisun päivämäärä2021
DOI - pysyväislinkit
TilaJulkaistu - helmik. 2022
OKM-julkaisutyyppiA1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'A superconductor free of quasiparticles for seconds'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.
  • QTF: Kvanttiteknologian huippuyksikkö

    Pekola, J. (Vastuullinen tutkija), Blanchet, F. (Projektin jäsen), Golubev, D. (Projektin jäsen), Maillet, O. (Projektin jäsen), Mannila, E. (Projektin jäsen), Senior, J. (Projektin jäsen) & Marín Suárez, M. (Projektin jäsen)

    01/01/201831/12/2020

    Projekti: Academy of Finland: Other research funding

  • SQH: Superconducting quantum heat engines and refrigerators

    Pekola, J. (Vastuullinen tutkija), Karimi, B. (Projektin jäsen), Singh, S. (Projektin jäsen), Blanchet, F. (Projektin jäsen), Peltonen, J. (Projektin jäsen), Subero Rengel, D. (Projektin jäsen), Upadhyay, R. (Projektin jäsen), Gubaydullin, A. (Projektin jäsen), Wang, L. (Projektin jäsen), Chang, Y.-C. (Projektin jäsen), Mäkinen, I. (Projektin jäsen), Thomas, G. (Projektin jäsen), Lvov, D. (Projektin jäsen), Mannila, E. (Projektin jäsen), Senior, J. (Projektin jäsen), Strelnikov, A. (Projektin jäsen), Chiang, K.-H. (Projektin jäsen), Lemziakov, S. (Projektin jäsen), Satrya, C. (Projektin jäsen), Chen, Z.-Y. (Projektin jäsen), Praks, E. (Projektin jäsen), Marín Suárez, M. (Projektin jäsen) & Serrati, E. (Projektin jäsen)

    27/09/201730/09/2023

    Projekti: EU: ERC grants

Siteeraa tätä