Observación de las fases dinámicas de los superconductores BCS en un simulador de QED de cavidad

Área de la Ciencia:

• La física cuántica
• Física de la materia condensada
• Superconductividad

Sus antecedentes:

• La superconductividad convencional involucra pares de Cooper formados por interacciones electrón-fonón en el equilibrio térmico.
• La superconductividad fuera de equilibrio puede surgir de cambios abruptos en los parámetros del sistema, con fases previstas que aún no se han observado completamente.
• La electrodinámica cuántica de cavidad (QED) ofrece una nueva plataforma para explorar los fenómenos cuánticos.

Objetivo del estudio:

• Realizar y observar experimentalmente las fases dinámicas previstas de superconductividad fuera de equilibrio.
• Para utilizar la cavidad QED para diseñar y estudiar estos estados superconductores de no equilibrio.
• Para investigar la dinámica del parámetro de orden superconductor en tiempo real.

Principales métodos:

• Codificación de los estados de pares de Cooper en transiciones electrónicas de larga duración de átomos de 88Sr acoplados a una cavidad óptica.
• Simulación de interacciones de electrones a través de interacciones mediadas por fotones dentro de la cavidad óptica.
• Parámetros del sistema de apagado y mediciones no destructivas en tiempo real del parámetro de orden superconductor.

Principales resultados:

• Se observaron tres fases dinámicas distintas: desintegración del parámetro de orden a cero (fase I), un estado estacionario de no equilibrio (fase II) y oscilaciones persistentes (fase III).
• Manipulado con éxito la proporción de dispersión de una sola partícula a las interacciones para explorar el diagrama de fase.
• Se ha demostrado el seguimiento en tiempo real de la dinámica de los parámetros de orden superconductores.

Conclusiones:

• Cavity QED proporciona una plataforma efectiva para generar y estudiar fases superconductoras fuera de equilibrio.
• Las fases observadas se alinean con las predicciones teóricas de superconductividad dinámica.
• Abre vías para la simulación cuántica de superconductores no convencionales, sondeando más allá de los efectos de campo medio y mejorando los tiempos de coherencia de detección cuántica.