Comprendere come l'assorbimento delle microonde modifica le proprietà di trasporto delle giunzioni Josephson diffusive è in prima linea nell'interesse della comunità del trasporto quantistico. È particolarmente rilevante per gli attuali sforzi per affrontare la relazione corrente-fase nelle giunzioni Josephson topologiche, e più in generale, il trasporto a microonde nei dispositivi quantistici.

Ricercatori dell'Università di Paris-Saclay, l'Università di Regensburg (Germania) e l'Università di Jyvaskyla; (Finlandia) hanno prodotto un lavoro sperimentale e teorico combinato che rivela la natura profonda del trasporto quantistico nelle giunzioni Josephson diffusive fortemente guidate. I risultati sono pubblicati in Ricerca sulla revisione fisica in ottobre.

A temperature sufficientemente basse, i superconduttori non possono assorbire radiazioni a microonde di energia inferiore al gap energetico superconduttore D. Nei collegamenti deboli Josephson, dove due superconduttori (S) sono debolmente accoppiati attraverso un lungo filo metallico diffusivo (N), la radiazione può essere assorbita in N perché il gap indotto nella densità di stati o minigap è considerevolmente minore di D.

I ricercatori hanno studiato lo stato dinamico fuori equilibrio indotto dall'assorbimento di fotoni a microonde ad alta frequenza nella giunzione diffusiva superconduttore-metallo normale-superconduttore (SNS). Per caratterizzare questo stato, i ricercatori hanno aperto la strada a una tecnica di spettroscopia ac-Josephson risolta in armoniche per accedere al contenuto armonico della relazione corrente-fase sotto radiazione a microonde.

Con questo approccio, che non richiede circuiti on-chip specializzati, potevano vedere che una forte anarmonicità della relazione corrente-fase sorge sotto l'illuminazione, specialmente ad alta frequenza quando sono favorite le transizioni anelastiche attraverso il minigap indotto. Questo nuovo regime va ben oltre la teoria standard di Eliashberg ed è compreso a causa delle modifiche dello spettro di Andreev che trasportano supercorrente indotte da transizioni non adiabatiche.

Questi risultati fanno luce sui complessi meccanismi coinvolti nei superconduttori mesoscopici irradiati e hanno importanti implicazioni nelle prospettive di calcolo quantistico basate su Andreev.