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Superconducting insulators and localization of Cooper pairs

Arutyunov, Konstantin Y.; Lehtinen, Janne S.; Radkevich, Alexey; Semenov, Andrew G.; Zaikin, Andrei D. 1
1 Institut für QuantenMaterialien und Technologien (IQMT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Rapid miniaturization of electronic devices and circuits demands profound understanding of fluctuation phenomena at the nanoscale. Superconducting nanowires – serving as important building blocks for such devices – may seriously suffer from fluctuations which tend to destroy long-range order and suppress superconductivity. In particular, quantum phase slips (QPS) proliferating at low temperatures may turn a quasi-one-dimensional superconductor into a resistor or an insulator. Here, we introduce a physical concept of QPS-controlled localization of Cooper pairs that may occur even in uniform nanowires without any dielectric barriers being a fundamental manifestation of the flux-charge duality in superconductors. We demonstrate – both experimentally and theoretically – that deep in the “insulating” state such nanowires actually exhibit non-trivial superposition of superconductivity and weak Coulomb blockade of Cooper pairs generated by quantum tunneling of magnetic fluxons across the wire.

Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für QuantenMaterialien und Technologien (IQMT)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2021
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2399-3650
KITopen-ID: 1000135670
HGF-Programm 47.12.01 (POF IV, LK 01) Advanced Solid-State Qubits and Qubit Systems
Erschienen in Communications Physics
Verlag Nature Research
Band 4
Heft 1
Seiten 146
Bemerkung zur Veröffentlichung Gefördert durch den KIT-Publikationsfonds
Vorab online veröffentlicht am 24.06.2021
Nachgewiesen in Dimensions
Web of Science
OpenAlex
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Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000135670
Veröffentlicht am 22.07.2021
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1038/s42005-021-00648-7
Scopus
Zitationen: 6
Web of Science
Zitationen: 5
Dimensions
Zitationen: 6
Seitenaufrufe: 120
seit 23.07.2021
Downloads: 102
seit 23.07.2021
Cover der Publikation
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