通量 - 电荷对偶性与准一维超导体中的拓扑量子相位涨落

长期以来人们认为，由于增强的拓扑量子相位涨落，宏观相位相干性即使在零温下也会在有效低维超导系统中破坏。在准一维导线中，这些涨落被描述为“量子相位滑移”(QPS)：超导序参量在导线两端相对相位相差 $\pm2\pi$ 的状态之间隧穿。在过去的几十年里，在超细超导纳米线中观察到了许多偏离常规体超导行为的现象，其中一些已被确认为 QPS。虽然至少部分观测结果与现有的 QPS 理论一致，但许多其他观测结果却指向矛盾的结论或无法用这些理论解释。因此，尚未实现对 QPS 本质及其与各种观测结果关系的统一理解。在本文中，我们提出了一种新的 QPS 模型，其出发点是 Mooij 和 Nazarov [Nature Physics {\bf 2}, 169 (2006)] 最初提出的观点：即麦克斯韦方程组的经典对称性——\textit{通量 - 电荷对偶性}，可用于将 QPS 与众所周知的 Cooper 对 Josephson 隧穿联系起来。我们的模型为 QPS 及其在实验中产生的现象提供了一个替代且概念上截然不同的基础，并且似乎首次允许对不同实验类型和材料体系中的观测结果进行统一理解。