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Superconducting quantum interference at the atomic scale

Karan, Sujoy und Huang, Haonan und Padurariu, Ciprian und Kubala, Björn und Theiler, Andreas und Black-Schaffer, Annica M und Morrás, Gonzalo und Yeyati, Alfredo Levy und Cuevas, Juan Carlos und Ankerhold, Joachim und Kern, Klaus und Ast, Christian R. (2022) Superconducting quantum interference at the atomic scale. Nature Physics, 18, Seiten 893-898. Nature Publishing Group. doi: 10.1038/s41567-022-01644-6. ISSN 1745-2473.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://www.nature.com/articles/s41567-022-01644-6

Kurzfassung

A single spin in a Josephson junction can reverse the flow of the supercurrent by changing the sign of the superconducting phase difference across it. At mesoscopic length scales, these Pi-junctions are employed in various applications, such as finding the pairing symmetry of the underlying superconductor, as well as quantum computing. At the atomic scale, the counterpart of a single spin in a superconducting tunnel junction is known as a Yu–Shiba-Rusinov state. Observation of the supercurrent reversal in that setting has so far remained elusive. Here we demonstrate such a 0 to Pi transition of a Josephson junction through a Yu–Shiba–Rusinov state as we continuously change the impurity–superconductor coupling. We detect the sign change in the critical current by exploiting a second transport channel as reference in analogy to a superconducting quantum interference device, which provides our scanning tunnelling microscope with the required phase sensitivity. The measured change in the Josephson current is a signature of the quantum phase transition and allows its characterization with high resolution.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/187868/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Superconducting quantum interference at the atomic scale
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Karan, SujoyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Huang, HaonanMax-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart, Germanyhttps://orcid.org/0000-0003-4059-0351NICHT SPEZIFIZIERT
Padurariu, CiprianInstitut für Komplexe Quantensysteme and IQST, Universität Ulm, Albert-Einstein-Allee 11, 89069, Ulm, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-9568-2080NICHT SPEZIFIZIERT
Kubala, BjörnBjoern.Kubala (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6685-0233NICHT SPEZIFIZIERT
Theiler, AndreasDepartment of Physics and Astronomy, Uppsala University, Uppsala, SwedenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Black-Schaffer, Annica MDepartment of Physics and Astronomy, Uppsala University, Uppsala, Swedenhttps://orcid.org/0000-0002-4726-5247NICHT SPEZIFIZIERT
Morrás, GonzaloDepartamento de Física Teórica de la Materia Condensada and Condensed Matter Physics Center (IFIMAC), Universidad Autónoma de Madrid, Madrid, Spainhttps://orcid.org/0000-0002-9977-8546NICHT SPEZIFIZIERT
Yeyati, Alfredo LevyDepartamento de Física Teórica de la Materia Condensada and Condensed Matter Physics Center (IFIMAC), Universidad Autónoma de Madrid, Madrid, Spainhttps://orcid.org/0000-0001-5668-6636NICHT SPEZIFIZIERT
Cuevas, Juan CarlosDepartamento de Física Teórica de la Materia Condensada and Condensed Matter Physics Center (IFIMAC), Universidad Autónoma de Madrid, Madrid, Spainhttps://orcid.org/0000-0001-7421-0682NICHT SPEZIFIZIERT
Ankerhold, JoachimInstitut für Komplexe Quantensysteme and IQST, Universität Ulm, Ulm, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-6510-659XNICHT SPEZIFIZIERT
Kern, KlausMax-Planck-Institut für Festkörperforschung, Heisenbergstraße 1, 70569 Stuttgart, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-1785-7874NICHT SPEZIFIZIERT
Ast, Christian R.Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-7469-1188NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:4 Juli 2022
Erschienen in:Nature Physics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:18
DOI:10.1038/s41567-022-01644-6
Seitenbereich:Seiten 893-898
Verlag:Nature Publishing Group
ISSN:1745-2473
Status:veröffentlicht
Stichwörter:superconducting Scanning tunneling microscopy quantum phase transition magnetic impurities
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Quantencomputing-Hardwarekonzepte
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Quantentechnologien > Theoretische Quantenphysik
Hinterlegt von: Kubala, Björn Heiko
Hinterlegt am:17 Aug 2022 22:05
Letzte Änderung:17 Aug 2022 22:05

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