物性物理学：量子ホールジョセフソン接合におけるカイラル超電流の証拠

超伝導と量子ホール（QH）効果の混成には、トポロジカル量子計算のために非アーベル状態を誘起し操作できる回路の設計向けに注目すべき可能性がある。しかし、この混成に向けた最近の実験的進展にもかかわらず、コヒーレント超伝導QH回路の基本的な構成要素であるカイラルQHジョセフソン接合の明確な証拠はまだ得られていない。その予想される特徴は、QHエッジチャネルを流れる特異なカイラル超電流であり、これは、固有の2φ₀磁束周期性を伴って振動する（φ₀ = h/2eは超伝導磁束量子で、hはプランク定数、eは電子電荷）。今回我々は、封止されたグラフェンナノリボン中に形成された超狭ジョセフソン接合がカイラル超電流を示し、これが最高8 Tまで現れ、抵抗h/2e² ≈ 12.9 kΩのQHプラトーのスピン縮退エッジチャネルによって運ばれていることを明らかにする。我々は、再現可能な2φ₀周期の超電流振動を観測し、この振動は、QHエッジチャネルによって形成されるループの面積が、データ中で解かれた磁気長さ補正の範囲内で一定である場合に、一定充填率の所で出現した。さらに我々は、接合形状を変化させることによって、QHプラトー上の測定可能な超電流を得るには超伝導体/常伝導体界面の長さを縮小するのが基本的に重要であることを示す。これは、超伝導界面に沿った位相緩和を予測する理論と一致している。今回の知見は、非アーベルマヨラナモードやパラフェルミオンゼロモードを伴う相関QHや分数QHを用いた超伝導デバイスの研究に重要である。

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