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强无序超导体中体局域低能模式引起的耗散

超导电性 2026-05-26 v2 无序系统与神经网络 介观与纳米尺度物理

摘要

强无序超导体(SDSC)广泛用于量子比特、微波谐振器、光子探测器及其他超导量子器件。在基于SDSC的器件中,相干时间受材料低温微波耗散的限制。然而,标准Mattis-Bardeen理论在SDSC中失效,因为其单粒子谱在转变温度TcT_c以下和以上均表现出硬赝能隙ΔP\Delta_P。我们发展了一种关于此类系统中交流耗散对温度TT和频率ω\omega依赖关系的新型微观理论。我们在ω,TΔΔP\hbar\omega,\,T\ll\Delta\leq\Delta_P的实际相关范围内分析了谐振器品质因子Q(ω,T)Q(\omega,T),其中Δ\Delta是典型的超导序参量,与ΔP\Delta_P不同。我们表明低频耗散由一种新型体局域集体模式主导,该模式源于超导态的空间非均匀性。因此,Q(ω)Q(\omega)ω\omega急剧下降,并在TTcT\ll T_c时随TT表现出两能级系统式的增长。我们的理论为现有和未来的InOx_x、TiN、NbN等SDSC薄膜实验提供了微观理解,并对颗粒铝膜具有现象学相关性。结果表明了缓解基于SDSC的量子器件中本征微波损耗的策略。

关键词

引用

@article{arxiv.2512.11636,
  title  = {Dissipation due to bulk localized low-energy modes in strongly disordered superconductors},
  author = {Anton V. Khvalyuk and Mikhail V. Feigel'man},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2512.11636},
  year   = {2026}
}

备注

9 pages, 3 figures. Updated following peer review. Accepted for publication in Physical Review Letters