Сверхпроводящие квантовые флуктуации в одном измерении

Даётся обзор недавних достижений в области квазиодномерной сверхпроводимости. Мы показываем, что низкотемпературные свойства сверхпроводящих нанопроводов полностью определяются квантовыми флуктуациями. Гладкие (гауссовы) флуктуации фазы сверхпроводящего параметра порядка (также связанные с плазменными модами, распространяющимися вдоль провода) могут существенно влиять на одноэлектронную плотность состояний в таких проводах и вызывать флуктуации незатухающего тока в сверхпроводящих нанокольцах. Другие интересные явления, такие как, например, конечное сопротивление и дробовой шум напряжения в сверхпроводящих нанопроводах, сквозь которые пропускается ток, вызваны негауссовыми флуктуациями параметра порядка — квантовыми проскальзываниями фазы (КПФ). Данные явления могут быть проинтерпретированы в терминах туннелирования флаксонов, играющих роль эффективных квантовых “частиц”, дуальных куперовским парам и описывающихся сложной статистикой, которая сводится к пуассоновской в пределе нулевых частот. Мы также показываем, что эффекты от КПФ могут быть особенно выражены в тончайших проводах и кольцах, где квантовые проскальзывания фазы остаются несвязанными и определяют непертурбативный масштаб длины $L_{\rm c}$, за пределами которого сверхток подавляется квантовыми флуктуациями. Соответсвенно, при $T \to 0$ такие нанопроволоки должны проявлять изоляторное поведение на масштабах, превышающих $L_{\rm c}$, тогда как на меньших масштабах они всё ещё могут иметь сверхпроводящие свойства. Мы приводим аргументы в пользу того, что некоторые нетривиальные особенности, связанные с квантовыми флуктуациями параметра порядка, могут быть чувствительны к конкретной топологии системы и могут наблюдаться в таких структурах, как, например, система электростатически связанных сверхпроводящих нанопроводов.