量子相転移は超伝導と共存し、超伝導相は量子臨界挙動を無秩序から保護する。

[モバイルソフトウェア：BoKeYuan] エイムズ研究所の物理学者は、臨界量子ゆらぎが物理プロセスを支配する、重要だが到達が困難な領域で鉄系超伝導体の測定に成功しました。研究者たちは、新しい検知技術を使用して、超伝導状態内の深部における量子相転移を正確にマッピングしました。この現象は、超伝導と密接に関連していると理論化されています。窒素空孔（NV）磁気ミラーと呼ばれるこの革新的な実験装置は、超伝導材料における同様の物理現象を研究するために使用された従来の実験装置よりも感度が高く、実質的に非侵襲的で、より正確です。

これは超伝導科学における本当に興味深い成果であり、量子相転移が超伝導と共存する仕組みを明確に理解するものです。 「超伝導相は量子臨界挙動を無秩序の影響から保護しているようで、これは非常に注目に値する！」エイムズ研究所の物理学者プロゾロフ氏はこう語った。この新しい能力を持つ他の材料の研究が進むにつれて、非従来型超伝導の起源に関する重要な理論的疑問に答えるのに役立つでしょう。研究チームはNV検出器を使用して、磁場が超伝導体の表面から超伝導体の内部に浸透する深さであるロンドン浸透深度を正確に測定した。彼らの研究は「New Journal of Physics」に掲載されました。
ジャーナルに。

この深さは、量子相転移の存在を示す量子ゆらぎの影響を受ける量である有効電子質量に直接関係しています。エイムズ研究所のポール・キャンフィールド氏のグループが育成した鉄ペプチド化合物 Ba(Fe,Co)2As2 のさまざまな組成を体系的に測定することにより、研究チームは、温度が絶対零度に近づくと通常は超伝導「ドーム」の下に隠れる量子相転移の存在を明らかにすることができた。プロゾロフ氏はエイムズ研究所の極低温研究所の科学者チームを率いて、超伝導体の興味深い挙動を研究し、さまざまな量子現象が超伝導体の性能にどのように影響するかを解明しようとしています。

研究者らは、これらの行動の光学的、磁気的、電気的特徴を測定するために、独自の超高精度かつ超高感度の実験技術を特別に開発しました。エイムズ研究所の科学者ナウファー・ヌスラン氏と大学院生カマル・ジョシ氏がゼロから構築したNV検出器は、ダイヤモンド内の窒素空孔（NV）中心と呼ばれる特殊な種類の原子欠陥の量子状態を利用する光磁力計です。ヌスラン氏はまた、NVセンターを使用して、超伝導体を説明する最も基本的なパラメータの1つであるロンドン浸透深度につながる下限臨界磁場を測定する新しい方法を考案しました。

基本的に、これは超伝導体がどれだけ安定しているかを示しており、NV センシングは実験的な超伝導における大きな進歩を表しています。プロゾロフ氏の研究室は、量子臨界点（QCP）が超伝導状態の奥深くまで存在し続けるという初めての明確な証拠を発見した国際研究協力の一環である。現在の研究では、新しい方法を使用して、大量の無秩序性を持つ超伝導システムを調べ、これを実証しています。これらの研究を総合すると、量子相転移と臨界変動は超伝導と共存するだけでなく、超伝導によって無秩序効果から保護される可能性もあることが実証されます。

この結果は鉄系超伝導体の謎を解くもう一つの重要な手がかりですが、非従来型超伝導体の科学を完全に探求するにはまだやるべきことが沢山あります。これを実現するには、より新しく、より洗練された量子センシング手法を開発する必要があります。ナノスケールでの量子ゆらぎを調査できる新しい量子センシング法は、高温超伝導体やその他の多くの材料科学の問題における競合および共存する量子相のより深い研究を可能にします。これらの新しい機能は、最終的には、技術的応用における超伝導体やその他の量子材料の限界と実現可能性を明らかにするでしょう。

ボー・ケ・ユアン研究/出典: エイムズ研究所

この研究はニューフィジックス誌に掲載された。

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