利用单俘获离子作为场探针观测超导性与表面噪声

测量并理解来自块体材料与表面的电场噪声对许多物理领域都十分重要。在本工作中，我们引入一种利用单俘获离子作为传感器原位探测不同电场噪声源的方法。我们展示了对接小至$S_E = 5.2(11)\times 10^{-16}\,\text{V}^2\text{m}^{-2}\text{Hz}^{-1}$的电场噪声的探测，据我们所知这是用俘获离子观测到的最低噪声水平。我们的装置包含一个利用高温超导体的可控噪声源。该元件使我们能够：首先，对探针的灵敏度进行基准测试与验证；其次，非侵入式地探测超导体的块体性质，首次利用离子观测到超导转变。在低于转变温度时，我们利用该装置评估不同的表面噪声过程。测得的噪声在频域中显示出交叉 regime，现有表面噪声模型无法解释。我们的结果开启了表面科学中新模型的视野，并为实验验证它们铺平了道路。