ИСТИНА

Недавно авторами предлагаемого проекта была выдвинута и теоретически обоснована концепция наличия в диффузном сверхпроводнике s-типа, находящемся при низкой температуре и облучаемом микроволновым излучением с частотой, существенно меньшей величины энергетической щели сверхпроводника, когерентных возбужденных состояний [Phys.Rev.Lett. 117,047002 (2016)]. Было показано, что наличие этих состояний приводит к существенному видоизменению спектра возбуждений сверхпроводника. Результаты теоретических расчетов соответствуют экспериментальным результатам [Phys. Rev. Lett. 112, 047004 (2014)] без использования каких-либо подгоночных параметров. В рамках данного проекта мы планируем продолжить наши теоретические исследования с целью получения новых результатов, способствующие более полному пониманию физики явлений в таких сверхпроводящих структурах, облучаемых микроволновым излучением, и имеющих практическую ценность в ряде приложений, а именно конструирования болометров на кинетической индуктивности сверхпроводника (KID болометры) и параметрических усилителей на нелинейности кинетической индуктивности. В рамках данного проекта планируется последовательно учесть влияние процессов неупругой релаксации (обмен частиц с резервуаром, электрон-электронное и электрон-фононное взаимодействия) на спектральные свойства диффузного сверхпроводника, вычислить высшие гармоники функций Грина для расчета коэффициентов преобразования на комбинационные частоты и, наконец, рассчитать с учетом всех вышеперечисленных факторов неравновесную функцию распределения квазичастиц сверхпроводника, облучаемого микроволновым излучением. Планируемые результаты будут иметь фундаментальное теоретическое значение, поскольку впервые из первых принципов будет последовательно решена задача о грязном сверхпроводнике, облучаемом микроволновым излучением, и одновременно с этим – практический выход на описание работы современных устройств сверхпроводниковой наноэлектроники.

Recently, the authors of the proposed project put forward and theoretically substantiated the concept of the presence of an s-type in a diffuse superconductor, which is at a low temperature and irradiated with microwave radiation with a frequency much lower than the energy gap of the superconductor, coherent excited states [Phys.Rev.Lett. 117,047,002 (2016)]. It was shown that the presence of these states leads to a significant modification of the excitation spectrum of the superconductor. The results of the theoretical calculations correspond to the experimental results [Phys. Rev. Lett. 112, 047004 (2014)] without using any adjustable parameters. In the framework of this project, we plan to continue our theoretical studies in order to obtain new results that contribute to a more complete understanding of the physics of phenomena in such superconducting structures irradiated with microwave radiation and of practical value in a number of applications, namely, the construction of bolometers on the kinetic inductance of a superconductor (KID bolometers ) And parametric amplifiers on the nonlinearity of the kinetic inductance. Within the framework of this project it is planned to take into account the influence of the processes of inelastic relaxation (particle exchange with the reservoir, electron-electron and electron-phonon interactions) on the spectral properties of the diffuse superconductor, calculate the higher harmonics of the Green's functions for calculating the conversion coefficients for combinational frequencies and, finally, Taking into account all the above factors, the nonequilibrium distribution function of quasiparticles of a superconductor irradiated by microwave radiation. The planned results will be of fundamental theoretical importance, since for the first time the problem of a dirty superconductor irradiated with microwave radiation will be solved consistently from the first principles, and at the same time - a practical way of describing the work of modern devices of superconducting nanoelectronics.

Коллектив планируемого проекта имеет существенный опыт решения задач в области неравновесной сверхпроводимости, в частности расчета эффектов, возникающих под действием переменного электромагнитного поля. Опыт участников коллектива проекта является взаимодополняющим для решения предлагаемых в проекте задач. Так, разработанный в работе [1] участником проекта А.В. Семеновым и руководителем проекта И.А. Девятовым метод решения уравнения в конечных разностях, возникающего при теоретическом исследовании когерентных состояний в сверхпроводнике, будет использован при теоретическом исследовании влияния этих когерентных состояний на неравновесные функции распределения квазичастиц. С другой стороны, И.А. Девятовым и А.В. Семеновым уже была развита ранее теория детектора на кинетической индуктивности [2], позволяющая описывать квантовое поглощение микроволн в сверхпроводнике при произвольном виде спектральных функций Грина, и были рассчитаны в линейном приближении функции распределения. Развитые в [2] методы будут основой планируемых в рамках данного проекта расчетов неравновесных функций распределения в диффузном сверхпроводнике, облучаемым микроволновым сигналом. При этом нелинейные эффекты будут учтены с помощью разработанных в работе [3] И.А. Девятовым и А.В. Семеновым новых и оригинальных методов, развитых при анализе неравновесных флуктуаций в низкотемпературном резисторе, облучаемым микроволновым сигналом. Приложение техники уравнения Келдыша-Узаделя для конечных (но малых по сравнению со сверхпроводящей щелью) частот с учетом всех неравновесных эффектов было проделано в работе К. С. Тихонова [7], где было проделано совместное решение кинетических и спектральных уравнений с учётом неупругой релаксации в простейшем (тау-) приближении для интеграла столкновений в контексте эксперимента на сверхпроводящих кольцах [8].