elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Impressum | Datenschutz | Barrierefreiheit | Kontakt | English
Schriftgröße: [-] Text [+]

Quantum Coherence in Superconducting Vortex States

Nambisan, Ameya und Günzler, Simon und Rieger, Dennis und Gosling, Nicolas und Geisert, Simon und Carpentier, Victor und Zapata, Nicolas und Field, Mitchell und Milosevic, Milorad V. und Diaz Lopez, Carlos und Padurariu, Ciprian und Kubala, Björn Heiko und Ankerhold, Joachim und Wernsdorfer, Wolfgang und Spiecker, Martin und Pop, Ioan M. (2026) Quantum Coherence in Superconducting Vortex States. Nature (653), Seiten 63-67. Nature Publishing Group. doi: 10.1038/s41586-026-10441-7. ISSN 0028-0836.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://www.nature.com/articles/s41586-026-10441-7

Kurzfassung

A defining characteristic of superconductors is their tendency to expel magnetic fields, yet above a critical threshold, magnetic flux penetrates in discrete quanta carried by Abrikosov vortices. The superconducting gap is completely suppressed at the vortex core, rendering them dissipative, semi-classical entities that impact applications from high-current-density wires to quantum devices. Material disorder can drive a crossover to vortices that preserve an energy gap at the core, owing to intrinsic or emergent granularity on the scale of the coherence length. Although quantum vortex behaviour could emerge in this effective tunnel-junction regime, and signatures have been observed in diverse systems, coherent manipulation of vortex states has remained elusive. Here we present evidence that vortices trapped in granular superconducting films can behave as two-level systems, exhibiting microsecond-range quantum coherence and energy relaxation times that reach fractions of a millisecond. Using the tools of circuit quantum electrodynamics, we perform coherent manipulation and quantum non-demolition readout of vortex states in granular aluminium microwave resonators, heralding future directions for quantum information processing, materials characterization and sensing.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/222320/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Quantum Coherence in Superconducting Vortex States
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Nambisan, AmeyaIQMT, Karlsruhe Institute of Technology, 76131 Karlsruhe, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Günzler, SimonPHI, Karlsruhe Institute of Technology, 76131 Karlsruhe, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rieger, DennisPHI, Karlsruhe Institute of Technology, 76131 Karlsruhe, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gosling, NicolasIQMT, Karlsruhe Institute of Technology, 76131 Karlsruhe, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Geisert, SimonIQMT, Karlsruhe Institute of Technology, 76131 Karlsruhe, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Carpentier, VictorIQMT, Karlsruhe Institute of Technology, 76131 Karlsruhe, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zapata, NicolasIQMT, Karlsruhe Institute of Technology, 76131 Karlsruhe, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Field, MitchellIQMT, Karlsruhe Institute of Technology, 76131 Karlsruhe, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Milosevic, Milorad V.Department of Physics, University of Antwerp, B-2020 Antwerp, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Diaz Lopez, CarlosInstitut für Komplexe Quantensysteme and IQST, Universität Ulm, Ulm, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Padurariu, CiprianInstitut für Komplexe Quantensysteme and IQST, Universität Ulm, Ulm, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-9568-2080NICHT SPEZIFIZIERT
Kubala, Björn HeikoBjoern.Kubala (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6685-0233214259669
Ankerhold, JoachimInstitut für Komplexe Quantensysteme and IQST, Universität Ulm, Albert-Einstein-Allee 11, 89069, Ulm, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wernsdorfer, WolfgangPHI, Karlsruhe Institute of Technology, 76131 Karlsruhe, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Spiecker, MartinIQMT, Karlsruhe Institute of Technology, 76131 Karlsruhe, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pop, Ioan M.IQMT, Karlsruhe Institute of Technology, 76131 Karlsruhe, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:6 Mai 2026
Erschienen in:Nature
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1038/s41586-026-10441-7
Seitenbereich:Seiten 63-67
Verlag:Nature Publishing Group
ISSN:0028-0836
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Magnetic properties and materials Quantum information Qubits Single photons and quantum effects Superconducting properties and materials
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, R - Potential von synthetischen Apertur-Quantenradaren
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Quantentechnologien > Theoretische Quantenphysik
Hinterlegt von: Kubala, Björn Heiko
Hinterlegt am:11 Mai 2026 10:13
Letzte Änderung:11 Mai 2026 10:13

Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags

Blättern
Suchen
Hilfe & Kontakt
Informationen
OpenAIRE Validator logo electronic library verwendet EPrints 3.3.12
Gestaltung Webseite und Datenbank: Copyright © Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Alle Rechte vorbehalten.