低维超流体的量子电阻悖论

标准导体的电阻随横截面积增大而减小。然而,在低维超导体和超流体中,残余电阻源于序参量的拓扑涨落,在一维(1D)系统中表现为相位滑移,在二维(2D)系统中表现为涡旋。当几何形状在这两种机制之间过渡时,电阻和耗散如何演变仍是一个未解之谜。在固态实验中,无序、杂质和几何缺陷掩盖了这一演变过程,而竞争性耗散过程和显著的有限尺寸效应则给理论研究带来了挑战。该团队利用无缺陷的幺正费米气体,在数字化可编程输运几何结构中,分离出几何效应对超流耗散的影响,并发现了一个悖论:在一维到二维的过渡中,电阻达到最小值。此时,加宽通道反而会增加其电阻。较窄的准一维通道中的耗散符合Langer-Ambegaokar-McCumber-Halperin相位滑移理论。在该机制下,改变通道宽度,激活因子的预测指数标度跨越了十多个数量级。较宽的准二维通道中的耗散则与有限尺寸涡旋模型一致。维度过渡中的最小耗散反映了主导耗散机制的转变,此时相位滑移和涡旋同时受到抑制。该研究的测量结果为最小化超导器件中的耗散提供了一条途径,并为旨在描述维度过渡的理论工作提供了基准。
作者单位: VIP可见
页数/图表: 登录可见
提交arXiv: 2026-05-26 17:58

量科快讯