开缝超导薄条中的涡旋计数与测速

磁通量子的最大速度 $v^\ast$ 由非配对电子的能量弛豫决定，因此对于超导微条单光子探测器（SMSPD）至关重要。然而，由零磁场下的电流-电压（$I$-$V$）曲线推导 $v^\ast$ 受限于未知的涡旋数量 $n_\mathrm{v}$，因为少量快速运动的涡旋可产生与大量慢速运动涡旋相同的电压。本文提出一种定量确定 $n_\mathrm{v}$ 与 $v^\ast$ 的方法。其思想基于 Aslamazov 与 Larkin 的预测：当穿过宽短超导收缩区的磁通子数量增加一个时，其 $I$-$V$ 曲线会出现拐点。我们在聚焦离子束铣削开缝的宽 MoSi 薄条中实现此类条件，并揭示了宏观系统中的量子效应。通过观察随输运电流增大而出现的 $I$-$V$ 曲线拐点，我们证实了从单磁通子到多磁通子动力学的交叉，并推导出 $v^\ast\simeq12\,$km/s。我们的实验观测辅以数值建模结果，其揭示了随 $n_\mathrm{v}$ 与涡旋速度增大而从涡旋链经涡旋射流到涡旋河的过渡。我们的发现对于一维与二维少磁通子器件的发展至关重要，并为 SMSPD 工作条件下推导 $v^\ast$ 提供了亟需的方法。