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メゾスコピック・ナノスケール物理日本語公開済み

バイレイヤーグラフェン量子点で制御されたアンデーブ反射が観測される

2026年11月3日arXiv: 2610.41915v1

バイレイヤーグラフェン(BLG)に設けた電極の量子点(QPC)に、超伝導アルミニウム電極を接続したことで、電圧窓内で電子が反射されるアンデーブ反射が強化されることが示された。

電気的ゲート電圧を変えることで、QPC内の横モードが順次占有され、通常状態では4e²/h単位の電導量子化が確認できる。 超伝導状態になると、電導量子化の平坦領域(コンダクタンスプレート)では電導が増加し、間の領域では増加が減少する。この振る舞いは、アンデーブ反射が線形でなく、輸送モードの透過率に依存することを連想させる。

アンデーブ強化の幅は最大約140 µeVで、これはアルミニウム膜のギャップ≈155 µeVに近いことを示唆する。 さらに、電導の増幅はプレート上で最大見積もり0.9の透過率に相当し、電界窓内で最大1.4倍まで電導が増えることが観測された。

ゲート電圧と直流電圧に対するアンデーブ強化窓の図。濃い領域が透過率 0.9に相当する最大強化を示す。
Figure 3. 図 3 は、ゲート電圧で制御されるアンデーブ強化窓(約140 µeV)と等電位区間での透過率最大値 0.9 を示す。Horgan, Emma, Aichner, Bernd, Omar, Nadine, Watanabe, Kenji, Taniguchi, Takashi, Banszerus, Luca · arXiv:2610.41915v1 · Figure 3: · CC BY 4.0

磁場依存性を調べた結果、平面に平行な磁場ではアンデーブ増幅がアルミニウムの臨界磁場まで維持されるが、垂直磁場ではゼロ磁場から約7 mTでほぼ線形に減衰する。 これはアルミニウム膜内へのフィールドの流入、すなわち量子渦の侵入を示唆する。

磁場方向ごとのアンデーブ強化減衰を示す図。垂直磁場で線形減衰、平行磁場で滑らかな維持を示す。
Figure 4. 図 4 は、磁場の向きが異なる場合のアンデーブ強化の減衰を示し、垂直磁場ではゼロから約7 mTで線形に減少、平行磁場では臨界磁場まで維持されることを可視化している。Horgan, Emma, Aichner, Bernd, Omar, Nadine, Watanabe, Kenji, Taniguchi, Takashi, Banszerus, Luca · arXiv:2610.41915v1 · Figure 4: · CC BY 4.0

以上より、ゲート制御可能なBLG QPCがアンデーブ反射を調べるプラットフォームとなり、強い磁場下でも安定した近接誘導超伝導を得られることが確認された。

**図3**:ゲート電圧変化に伴う電導増幅窓と透過率の変化を示し、最大直流電圧0.9の透過率を裏付ける。

**図4**:磁場方向の違いによる電導増幅の磁場依存性を示し、垂直磁場での線形減衰と平行磁場での持続性を可視化する。

元論文

Andreev-Enhanced Conductance in a Bilayer Graphene Quantum Point Contact

メゾスコピック・ナノスケール物理超伝導
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