Karan, Sujoy and Huang, Haonan and Padurariu, Ciprian and Kubala, Björn and Theiler, Andreas and Black-Schaffer, Annica M and Morrás, Gonzalo and Yeyati, Alfredo Levy and Cuevas, Juan Carlos and Ankerhold, Joachim and Kern, Klaus and Ast, Christian R. (2022) Superconducting quantum interference at the atomic scale. Nature Physics, 18, pp. 893-898. Nature Publishing Group. doi: 10.1038/s41567-022-01644-6. ISSN 1745-2473.
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Official URL: https://www.nature.com/articles/s41567-022-01644-6
Abstract
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.
| Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/187868/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Title: | Superconducting quantum interference at the atomic scale | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Authors: |
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| Date: | 4 July 2022 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Journal or Publication Title: | Nature Physics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Volume: | 18 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.1038/s41567-022-01644-6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Page Range: | pp. 893-898 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Publisher: | Nature Publishing Group | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 1745-2473 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Keywords: | superconducting Scanning tunneling microscopy quantum phase transition magnetic impurities | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Research field: | Aeronautics, Space and Transport | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program: | Space | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program Themes: | Communication, Navigation, Quantum Technology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research area: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Program: | R KNQ - Communication, Navigation, Quantum Technology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research theme (Project): | R - Quantum computing hardware concepts | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Location: | Ulm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institutes and Institutions: | Institute of Quantum Technologies > Theoretical Quantum Physics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited By: | Kubala, Björn Heiko | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited On: | 17 Aug 2022 22:05 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Last Modified: | 17 Aug 2022 22:05 |
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