2004 Fiscal Year Annual Research Report
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16540304
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小山 富男 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (30153696)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 秀樹 筑波大学, 物理学系, 教授 (40209648)
加藤 勝 大阪府立大学, 工学研究科, 助教授 (90204495)
町田 昌彦 特殊法人日本原子力研究所, 計算科学技術センター, 副主任研究員 (60360434)
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| Keywords | 酸化物高温超電導体 / 固有ジョセフソン効果 / ナノ超伝導体 / ジョセフソンプラズマ / dドット / 量子2準位 / GL理論 |
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| Research Abstract |
超伝導体を微小なサイズにすると、バルクと異なる新奇な性質を示すことが期待される。今年度は、微小な銅酸化物高温超伝導体と従来型超伝導体からなるジョセフソン接合系で期待される特異なジョセフソン効果とそのデバイス応用に関して理論的研究を行った。銅酸化物高温超伝導体は、d(x2-y2)波対称の秩序パラメーターを持つ層状超伝導体であることが確立している。このため、(100)面と(010)面を4角形の辺とするような正方形の形状を持つd波超伝導体を従来型のs波超伝導体マトリックスの中に埋め込んだ系(d-ドット)では、外部磁場を加えなくても自発的に磁束が現れる。これは、(010)方向と(100)方向で超伝導秩序パラメーターの位相が、πずれることにより、この系ではジョセフソン電流が自発的に流れることによる。この場合、d-ドットがジョセフソン侵入長以上のサイズを持つ場合には、d-ドットのコーナーに半磁束量子をもつ渦糸が現れる。本研究では、ギンツブルグーランダウ理論、及び、微視的なボゴリューボフードジャン方程式を用いて、d-ドット系の磁束構造を解明し、2種類の異なる安定な磁束分布が存在することを明らかにした。この結果は、d-ドット系の古典的基底状態が二重に縮退していることを意味する。従って、量子論的揺らぎが現れる微小なd-ドット系の場合には、量子論的な2準位系が形成されることが期待される。本研究では、一般化したサイン-ゴルドン方程式に基づいて、d-ドットの量子論的位相ダイナミクスを考察し、この系の2準位量子論を構築した。さらに、d-ドットを用いたqubitの可能性も議論した。また、今年度は、平行磁場中で形成される銅酸化物高温超伝導体中のジョセフソン磁束格子の振動モードの研究を行い、Bi-2212で観測されるマイクロ波の共鳴吸収の起源を明らかにした。
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