磁场下超导体动态的量子比特噪声光谱

外加磁场对超导体有两种影响——促进配对涨落，以及引发携带量化磁通的拓扑缺陷称为涡旋的结构。对结果为磁场诱导的超导体动力学进行具有时空分辨率的定量表征，尤其是在二维材料中仍具有挑战性。本文中，我们分析由靠近的单自旋量子比特的去极化率测得的磁噪声，以非侵入式探针来表征此类动力学涨落。我们展示了在 $T_c$ 附近的温度依赖性磁噪声谱偏离基于准粒子激发的预测，这是由于受磁场增强的临界超导涨落所致。通过分析涡旋动力学引起的磁噪声，我们进一步表明，噪声光谱不仅能够区分不同的涡旋相位，还能提取关键的物理量，例如锁定涡旋的振荡频率、涡旋晶格的声子色散以及涡旋液中的涡旋扩散系数。补充最近在无外加磁场的二维超导体中进行噪声光谱测量准粒子激发和 Berezinskii-Kosterlitz-Thouless 相变的工作，本研究凸显了噪声光谱在外加磁场下揭示丰富超导体动力学现象的能力。