1次元超伝導ワイヤーにおける運動インダクタンスと位相すべり

Kinetic inductance in current-biased superconducting wires with phase slips

太田 幸宏; 町田 昌彦  

Ota, Yukihiro; Machida, Masahiko

超伝導検出器は超伝導の圧倒的優位性が示され得る機能デバイスであり、中性子, 単一光子, X線, 線など各種粒子/線源への適用が盛んに研究されている。本講演では、マルチピクセル化に適するとされる運動インダクタンスを利用した超伝導検出器の特性評価について、特に高温・高バイアス電流領域での理論基盤を構築する。1次元GL理論による精査の結果、熱的揺らぎ効果が主要なとき、位相すべりにより運動インダクタンスのバイアス電流依存性は非単調なものとなることを予測する。この予測に基づき、2010年に発表された運動インダクタンスに関する実験成果を説明する。

Superconducting detectors allow definite tools to explore science frontiers, such as neutron radiography, X-ray spectroscopy, and quantum cryptography. In this paper, we study a thermal-activation character of the kinetic inductance, towards revealing the basic mechanism in a kinetic-inductance-based superconducting detectors. We examine the current-dependence of the kinetic inductance in superconducting wires using the Ginzuburg-Landau approach with thermal fluctuations. Our theory predicts a non-monotonic current-dependence of the kinetic inductance when the thermal fluctuations predominate the behaviors of the superconducting phase. This result comes from phase-slip centers relevant to thermally-activated processes. Moreover, we show that the present approach qualitatively reproduces the experiment by Annunziata et al.