介观超导体-正常金属-超导体阵列中涡旋动力学的成像与操控

利用超导体中涡旋的性质对基础科学和技术应用至关重要；因此，局域探测和操控涡旋一直是一个持续的目标。本文中，我们使用一种扫描探针技术，通过利用带磁性针尖的悬臂梁在光栅扫描时的共振行为，实现对超导系统中涡旋动力学的研究。该实验装置使我们能够对涡旋进行成像和操控，并提取涡旋相互作用的关键能量尺度。将此技术应用于金属基底上的超导体岛阵列晶格，我们获得了多种引人注目的空间图案，这些图案编码了系统中涡旋能量景观的信息。我们从局域涡旋动力学的角度解释了这些图案，并提取了系统中特征能量尺度的相对强度，例如涡旋-磁场和涡旋-涡旋相互作用强度，以及涡旋化学势。我们还证明了这些相互作用的相对强度可以被调控，并展示了这些相互作用如何随外加偏置而变化。这种涡旋成像与操控的高度可调谐性和局域特性，不仅为理解涡旋相互作用提供了新的视角，而且在更复杂的系统（例如与量子计算相关的系统）中具有潜在的应用价值。