Spin-transfer torque switching in nanopillar superconducting-magnetic hybrid Josephson junctions
超导和磁性材料的组合，以创建新的超导器件的动机是约瑟夫森临界电流（ICS）振荡作为磁层厚度的函数的发现和演示的设备与可切换的临界电流。然而，没有一个混合器件显示出任何自旋电子效应，例如自旋转移矩，其目前用于室温磁性器件，包括自旋转移矩随机存取存储器和自旋矩纳米振荡器。我们已经开发了纳米柱约瑟夫森结的最小特征尺寸为50 nm和磁势垒表现出磁赝自旋阀行为在4 K。这些器件允许电流感应磁化切换，导致20倍的变化，在ICS。电流诱导的磁开关与室温磁性器件的自旋转移矩模型是一致的。我们的工作表明，结合超导和自旋电子功能的设备显示出纳米级，非易失性，低温存储器技术的发展前景。
2014-10-16 cond-mat.supr-con
Revealing nonvolatile behaviors in magneto-thermal switching using microstructure-controlled superconducting composites
The University of Tokyo（东京大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Tokyo Metropolitan University（东京都立大学）；Kyoto University（京都大学）
本研究通过累积轧制法制备Sn/Pb多层超导复合材料，发现微观尺度Sn域的形成与剩磁相关，从而诱导非易失性磁热开关效应，证实磁通钉扎需要尺寸小于磁涡旋的夹杂物。
2026-06-12 cond-mat.supr-con
Current Induced Switching of Superconducting Order and Enhancement of Superconducting Diode Efficiency
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；William & Mary（威廉玛丽学院）
通过电流诱导切换超导序，研究在超导态过渡附近提升超导二极管效率的机制及影响
2026-02-18 cond-mat.supr-con
Light-induced switching between singlet and triplet superconducting states
针对拓扑三重配对超导实现难题，研究提出竞争超导序理论，通过定制光脉冲破缺反演对称性，可在常规单重态超导体中诱导三重态序参量振荡并实现超快态切换，为用光工程非传统电子相、实现拓扑超导提供非平衡新途径。
2024-03-07 cond-mat.supr-con
Origin of the Inverse Spin Switch Effect in Superconducting Spin Valves
铁磁体/超导体/铁磁体（F/S/F）自旋阀在其超导转变温度$T_c$附近的电阻取决于F层的磁化状态。这种现象被称为自旋开关效应（SSE），其本身表现为F层的平行（$R_P$）和反平行（$R_{AP}$）配置之间的电阻差。在不同的超导自旋阀系统中都观察到了标准（$R_{P}>R_{AP}$）和逆（$R_{P}<R_{AP}$）SSE，但逆SSE的起源还不清楚。本文报道了在Ni $_{81}$ Fe $_{19}$ /Nb/Ni $_{81}$ Fe $_{19}$ /Ir $_{25}$ Mn $_{75}$自旋阀中观察到的标准和逆SSE共存现象。我们的测量结果表明，逆SSE来自于F层中静磁耦合Néel畴壁对的杂散磁场诱导的耗散涡旋流。
2009-02-28 cond-mat.supr-con
Quantitative analysis of quantum phase slips in superconducting MoGe nanowires revealed by switching-current statistics
我们测量量子和热相位滑移率使用的标准偏差的开关电流在超导纳米线在高偏置电流。我们严格的定量分析提供了坚实的证据，量子相位滑移（QPS）在均匀的纳米线的存在。我们观察到，随着温度降低，热波动冻结在特征交叉温度Tq，低于该温度，开关电流的色散饱和到一个恒定值，表明QPS的存在。交叉温度Tq与临界温度Tc成线性关系，这与宏观量子隧穿理论相一致。我们可以通过施加校准的电压脉冲将线从初始的非晶相原位转换为单晶相。这种技术使我们能够直接探测线电阻、临界温度和形貌对热和量子相位滑移的影响。
2012-07-21 cond-mat.supr-con
Crossed Andreev reflection in superconducting graphene spin-valves: Spin-switch effect
研究了石墨烯超导自旋阀的非局域量子输运性质。它示出，一个可以创建一个自旋开关效应之间的完美的弹性共隧穿（CT）和完美的交叉Andreev反射（CAR）的所有偏置电压在低能量制度通过反转的磁化方向在一个铁磁层。这种机会的出现是由于将石墨烯中的局部费米能级调整到相当于弱磁交换分裂的值的可能性，从而将少数自旋的费米表面减少到单个点并使石墨烯成为半金属。这种效应在传统的金属自旋阀装置中是无法实现的，其中来自CT和CAR的贡献倾向于彼此抵消，并且需要噪声测量来区分这些过程。
2009-06-19 cond-mat.supr-con
Demonstration of a superconducting nanowire microwave switch
纳米线集成到超导传输线作为一个单极单掷开关的功能被证明。该开关具有2至8 GHz的瞬时带宽，打开和关闭状态之间的隔离度超过10 dB。开关在闭合状态下不消耗功率，在断开状态下$\approx 15~\rm{nW}$消耗功率。打开和关闭状态之间的上升和下降响应时间约为$370~\rm{ps}$。
2019-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magneto-thermal-switching properties of superconducting Nb
近来，热开关已经被广泛研究，因为它是电子设备中热管理的关键部件。在这里，我们展示了一个巨大的磁热开关比（MTSR）在纯铌的温度低于其超导转变温度（Tc = 9.2 K）。MTSR随温度的降低而增加，在T = 2.5K，H = 4.0kOe时，MTSR为650%。具有大MTSR的超导体中的热开关将有助于改善低温电子器件的性能。
2023-03-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
A superconducting switch actuated by injection of high energy electrons
具有超低功耗的快速低温开关在量子计算机、空间应用和下一代逻辑电路的控制电子学中非常受欢迎。然而，现有的高频开关通常体积庞大、有损耗或需要大的源极-漏极和栅极电流来操作，使得它们不适合于许多应用并且难以与半导体器件接口。在这里，我们提出了一个电控超导开关的基础上的金属纳米线。从超导态到电阻态的转变是通过高能电子从栅接触隧穿绝缘势垒实现的。操作栅极电流比纳米线临界源极-漏极电流小几个数量级，有效地导致电压控制器件。这种超导开关速度快，可以从正常状态自动复位到超导状态，并且可以在大磁场中工作，使其成为低功率低温应用和量子计算架构的理想组件。
2020-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting switching due to triplet component in the Pb/Cu/Ni/Cu/Co$_2$Cr$_{1-x}$Fe$_x$Al$_y$ spin-valve structure
本文报道了Co $_2$ Cr $_{1-x}$ Fe $_x$ Al $_y$ /Cu/Ni/Cu/Pb自旋阀结构的超导性能，该结构的磁性部分由具有导带高自旋极化度（DSP）的Heusler合金层HA = Co $_2$ Cr $_{1-x}$ Fe $_x$ Al $_y$和厚度可变的Ni层组成。我们得到，测量的HA和Ni层的磁化的平行（$α= 0^\circ$）和垂直（$α= 90^\circ$）取向的超导转变曲线之间的分离达到0.5 K（$α$是两个铁磁层的磁化之间的角度）。对于所有研究的样品的超导转变温度$T_c$对$α$的依赖性表明，在附近的垂直配置的磁化深的最小值。这表明所观察到的自旋阀的最小值和相应的完全开关效应是由多层中的超导冷凝物的长程三重态分量引起的。这种大的效应可以归因于HA层的半金属性质，其在正交配置中有效地从HA层和Ni层之间的空间抽出自旋极化的库珀对。我们的结果表明，最近由A。Singh等人，Phys. Rev. X 5，021019（2015）中所描述的方法来实现开关效应的大值。
2019-07-30 cond-mat.supr-con
In search for the superconducting spin-switch: Magnetization induced resistance switching effects in La$_{0.67}$Sr$_{0.33}$MnO$_3$/YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$ bi- and trilayers
本文研究了磁化强度对半金属铁磁体La $_{0.67}$ Sr $_{0.33}$ MnO $_3$（LSMO）和高温超导体YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$（YBCO）组成的双层和三层超导体的超导转变温度（$T_c$）的影响。我们已经利用倾斜外延生长，以实现部分在YBCO的结晶$ab$平面中的两种材料之间的接触。由于倾斜结构中的单轴磁各向异性，我们观察到尖锐的磁化翻转行为。在接近$T_c$的温度下，磁化切换在三层中引起电阻跳变，导致$T_c$的磁化依赖性。在双层中，这种开关效应也可以观察到，只要铁磁层的界面相当粗糙。我们的研究结果表明，开关行为产生的杂散磁场从铁磁层渗透到超导体。一个简单的模型可以很好地描述观察到的行为。我们没有发现任何证据表明，开关行为是由所谓的超导自旋开关，也不是由自旋极化电子的积累。通过超导体的铁磁层的磁耦合的观察，支持场致电阻开关的想法。
2009-03-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Half-Metallic Superconducting Triplet Spin MultiValves
我们研究了有限尺寸超导多阀结构中的自旋开关效应。我们研究$\rm F_1F_2SF_3$和$\rm F_1F_2SF_3F_4$混合物，其中单线态超导体（$\rm S$）层夹在具有不同厚度和磁化方向的铁磁体（$\rm F$）层之间。我们的研究结果揭示了相当数量的实验可行的自旋阀配置，导致开关切换的超导状态。对于$\rm S$宽度的超导相干长度$ξ_0$的顺序，非共线的磁化取向在相邻的$\rm F$层与多个自旋轴导致了丰富多样的三重态自旋阀效应。最近的实验的动机，我们专注于样品中的$\rm F_1$和$\rm F_4$层的磁化存在于一个完全自旋极化的半金属相，并计算超导转变温度，空间和能量分辨的态密度，和自旋单线态和自旋三线态超导关联。我们的研究结果表明，在这些设备中的超导性可以完全打开或关闭在很宽的范围内的磁化失准角由于产生的等自旋和反自旋三重态配对。
2018-03-07 cond-mat.supr-con
Gate-controlled superconducting switch in GaSe/NbSe$_2$ van der Waals heterostructure
本研究在GaSe/NbSe$_2$范德华异质结构中实现了一种栅控超导开关，通过电场注入高能电子诱导非平衡态并利用铁电极化实现陡峭亚阈值斜率，可逆切换超导态与正常态，为超导集成电路提供了新方案。
2024-09-26 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Stability of thermally bistable states and their switching in superconducting weak link
超导弱连接（WL）作为一种约瑟夫森结（JJ），是超导科学和量子线路中广泛使用的元件之一。一个滞后的JJ与强大的超导和电阻状态之间的切换是一个很好的候选单光子探测。然而，在结中无处不在的波动强烈影响的状态的稳定性，从而从一个过渡到另一个。在这里，我们提出了一个实验研究的临界和再俘获电流的JJ基于铌WL在其滞后制度的开关统计。由分布估计了两个亚稳态，即零电压超导态和有限电压电阻态的平均寿命。此外，接近滞后交叉温度，观察到的电报噪声在时域中由于状态之间的随机切换直接提供了它们的寿命。我们提出了一个热模型，介绍了一个双阱（双稳态）功能与一个有趣的数量相对于设备的温度状态。温度波动对状态稳定性的影响。我们讨论了我们的结果，进一步提高超导WL或纳米线单光子探测器的效率。
2022-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Single Phase Slip Limited Switching Current in 1-Dimensional Superconducting Al Nanowires
当电流上升时，铝纳米线会从超导状态切换到正常状态。上升扫描平均的开关电流（I_s）近似地跟随失稳临界电流（I_c），但低于失稳临界电流（I_c）。I_s的波动表现出三个不同的行为区域，并且在温度上是非单调的：远低于临界温度T_c的饱和，在中间温度下随T^{2/3}增加，以及在接近T_c时迅速下降。热耗散分析表明，一个单一的相位滑移是能够触发开关在低和中温，其中的T^{2/3}依赖性产生的热激活的相位滑移，而在低温下的饱和提供了惊人的证据，相滑移的宏观量子隧穿。
2011-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nanoscale electrothermal-switch superconducting diode for electrically programmable superconducting circuits
Nanjing University（南京大学）；Purple Mountain Laboratories（紫金山实验室）；Zhejiang University（浙江大学）；Nanjing University of Science and Technology（南京理工大学）；State Key Laboratory of Spintronics Devices and Technologies, Nanjing University（南京大学自旋电子学器件与技术国家重点实验室）
本文提出一种电热开关超导二极管，通过门控纳米尺度热点打破超导纳米线的反演对称性，实现非 reciprocity 传输机制，具备高效率和电可调性，适用于可编程超导电路。
2026-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Demonstration of a superconducting diode-with-memory, operational at zero magnetic field with switchable nonreciprocity
二极管是基本的电子元器件之一。它有一个非互易的电流响应，与一个破碎的空间/时间反转对称。在这里，我们展示了超导二极管的原型工作在零磁场。它们是基于传统的铌平面约瑟夫森结，其中空间/时间的对称性被打破的组合的自场效应从非均匀偏置和杂散场从一个被困的Abrikosov涡。我们证明了这种二极管的临界电流的非互易性可以达到一个数量级，整流效率可以超过70 $\%$。此外，我们可以很容易地改变二极管的极性和开关的非互易开/关通过改变偏置配置和捕获/消除涡流。这促进了存储器功能。我们认为，这种二极管与内存可以用于未来一代的内存超导计算机。
2022-05-24 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Increasing the performance of the superconducting spin valve using a Heusler alloy
我们研究了自旋阀薄膜异质结构CoO $_x$ /F1/Cu/F2/Cu/Pb的超导特性，其中F1层是由坡莫合金制成的，而F2层是由Heusler合金Co $_2$ Cr $_{1-x}$ Fe $_x$ Al制成的，导带具有小的自旋极化。该异质结构表现出显著的超导自旋阀效应，即通过操纵F1和F2层的磁化的相互取向来完全接通和切断流过系统的超导电流。与先前研究的类似多层膜相比，F2层由强铁磁体Fe制成，其效果的大小增加了一倍。理论分析表明，开关效应的急剧增强是由于来自Heusler膜的异质结中的交换场比Fe小。这使得能够接近具有$\sim 1$ 1，nm的F2层厚度的基于Heusler的多层中的开关的几乎理想的理论幅度。
2018-09-04 cond-mat.supr-con
Phase-induced switching of ferromagnetic insulators in Josephson spin valves
本研究通过分析约瑟夫森结中的自由能竞争，提出了一种利用相位差在有限温度下切换铁磁绝缘体磁化方向的方法，为超导存储器件提供了新途径。
2025-10-07 cond-mat.supr-con
Electrical switching of a moiré ferroelectric superconductor
本文在对齐BN的MATBG中发现与超导和关联绝缘态共存的铁电性，并通过栅压或位移场实现超导、金属及关联绝缘态间的可重复双稳态电切换。
2022-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
An ultrahigh-impedance superconducting thermal switch for interfacing superconductors to semiconductors and optoelectronics
目前许多量子和神经形态计算的方法都使用超导体作为其平台的基础或测量组件，并且需要在低温下运行。半导体系统通常被提议作为这些架构中的顶层控制，低温无源组件和中间超导电子器件充当最低温度级的直接接口。因此，这些架构需要一个低功率的超导体-半导体接口，这是目前不可用的。在这里，我们报告了一个超导开关，能够将低压超导输入直接转换为兼容的晶闸管（1,000 mV以上）输出在开尔文尺度的温度（1 K或4 K）。为了说明超导体和半导体接口的能力，我们用它来驱动光子集成电路中的发光二极管（LED），从低电压输入中产生1 K的光子，并用片上超导单光子探测器探测它们。我们还对器件的时序响应（开启时间小于300 ps，关断时间为15 ns）、输出阻抗（大于1 MΩ）和能量要求（0.18 fJ/um^2，3.24 mV/nW）进行了表征。
2019-09-30 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Dark counts initiated by macroscopic quantum tunneling in NbN superconducting photon detectors
我们进行测量的开关电流分布的三个w = 120 nm宽，4 nm厚的NbN超导带，用于单光子探测器。这些条带比涡核的直径宽得多，因此它们被归类为准二维（准2D）。我们发现宏观量子隧穿的证据，通过观察的开关分布的标准偏差在温度约2 K的饱和。我们使用Kurkijarvi-Garg模型分析了我们的结果，发现逃逸温度在低温下也会饱和，这证实了在足够低的温度下，宏观量子隧穿在准2D条带中是可能的，并且可以有助于在单光子探测器中观察到的暗计数。
2014-11-03 cond-mat.supr-con
Ferromagnetic Josephson switching device with high characteristic voltage
我们开发了一种快速磁约瑟夫森结（MJJ）-超导铁磁器件，用于可扩展的高密度低温存储器，其速度和制造与节能的单通量量子（SFQ）电路兼容。我们目前的实验结果超导体-绝缘体-铁磁体-超导体（SIFS）MJJ的高特征电压IcRn的>700 uV证明其适用于超导电路。通过施加磁场脉冲，器件可以在MJJ逻辑状态之间切换。MJJ IcRn产品仅比在同一工艺中联合生产的传统结低约30%，允许集成基于MJJ和基于SIS的超快速数字SFQ电路，工作频率为数十GHz。
2012-05-15 cond-mat.supr-con
Characteristic energies, transition temperatures, and switching effects in clean SNS graphene nanostructures
我们研究了洁净纳米超导体-正常金属-超导体（S $\mid$ N $\mid$ S）石墨烯异质结构中的邻近效应，采用连续介质Dirac Bogoliubov-de Gennes（DBdG）方程的自洽数值解.我们得到的结果对振幅和局域态密度（DOS），作为掺杂和几何参数的函数确定的结构的宽度。超导相关性被发现渗透正常的石墨烯层，即使在正常和超导掺杂水平，其中镜面Andreev反射占主导地位的极端失配。当地DOS表现出独特的功能，我们讨论，所产生的狄拉克锥色散关系和超导和超导能量尺度之间的相互作用。相应的特征能量以局部DOS中的共振峰的形式出现，其强烈地依赖于掺杂水平，能隙也是如此，其随着S和N区域之间的掺杂的相对差异减小而急剧下降。我们还线性化的DBdG方程，并开发了一个本质上的分析方法，确定的临界温度$T_c$的\sns纳米结构自洽。我们发现，对于S区域占据的相干长度的一小部分，$T_c$可以经历作为相对掺杂的函数的实质性变化。在有限的温度下，通过操纵掺杂水平，自洽对振幅揭示了结构的超导和电阻正常状态之间的戏剧性转变。这种行为表明了使用所提出的系统作为碳基超导开关的可能性，通过调整相对掺杂水平来打开或关闭超导性。
2011-05-20 cond-mat.supr-con
Voltage-Controlled Superconducting Quantum Bus
我们展示了外延超导体纳米线作为场效应开关来调谐超导腔的能力。两个超导门子量子比特耦合到腔体，腔体充当量子总线。使用栅极电压来控制超导开关在接通和关断状态之间的量子位-量子位耦合中产生高达8倍的变化，而不会对量子位相干性产生不利影响。耦合开关在纳秒时间尺度上的高带宽操作会降低量子比特的相干性。
2018-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Two-resonator circuit QED: A superconducting quantum switch
我们介绍了一个系统的形式化的双谐振器电路QED，其中两个片上微波谐振器同时耦合到一个超导量子比特。在这个框架内，我们证明了量子比特可以作为两个谐振器之间的量子开关，这两个谐振器被假设为最初是独立的。在这个三电路网络中，量子位介导了原本解耦的谐振器之间的几何二阶电路相互作用。在色散区，它还产生了动态的二阶微扰相互作用。几何和动态耦合强度可以被调谐为相等，从而允许经由量子位粒子数反转或量子位操作点的移位来接通和断开两个谐振器之间的相互作用。我们还表明，我们的量子开关代表了一个灵活的架构，用于操纵和产生非经典微波场态，以及在电路QED中创建受控的多体纠缠。此外，我们阐明了几何相互作用所起的作用，这构成了超导量子线路的基本属性特征，没有对应的量子光学系统。我们发展了一个详细的理论的几何二阶耦合超导电荷和磁通量子比特的电路变换的装置。此外，我们展示了量子开关操作的鲁棒性与退相干机制。最后，我们提出了一个基于磁通量子比特的双谐振腔电路QED装置的实际设计，并估计了所有相关参数。以这种方式，我们表明，这种设置可以用来实现超导量子开关与现有的技术。
2008-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Inverse spin switch effects in Ferromagnet / Superconductor hybrids with strong ferromagnets
在F/S/F三层结构中，当F层的磁化方向可以分别控制时，理论上预言了反平行（AP）结构比平行结构具有更高的超导转变温度Tc。这就是所谓的自旋开关，在实验中也发现了弱铁磁体的情况。在这里，我们表明，强铁磁体产生相反的效果。本文研究了F = Ni_（0.80）Fe_（0.20）（坡莫合金，Py）和S = Nb的不同尺寸的F/S/F三层膜的输运性质。使用Py层的两种不同厚度，我们可以在AP和P配置之间以明确定义的方式切换。在超导转变中，我们发现AP态的电阻明显增加。我们将此归因于自旋极化准粒子在S/F界面的反射增强，这导致S侧的超导性受到更强的抑制。
2005-09-06 cond-mat.supr-con
Superconducting Phase Transistor in Diffusive Four-terminal Ferromagnetic Josephson Junctions
本文研究了弱邻近极限下四超导终端的扩散磁约瑟夫森结，其中导线呈十字形排列。采用线性化的Keldysh-Usadel技术，基于准经典理论，利用傅里叶级数方法，解析地得到了反常格林函数和约瑟夫森电流。通过将交换场设置为零，导出的结果可以减少到非磁性结。我们发现，磁垒厚度的增量可能会导致流向某些引线的超导电流方向发生逆转，而电流方向在其他引线处保持不变。通过调节垂直超导相位可以改变反转方向。在无磁情况下，我们发现通过改变垂直方向上的超导相位差，可以调谐在一个方向上的引线之间流动的超电流。这些研究结果表明，构建一个纳米级的超导相位晶体管的核心元件由建议的四端约瑟夫森结丰富的开关方面的可能性。
2012-04-11 cond-mat.supr-con
Realisation of de Gennes$'$ Absolute Superconducting Switch with a Heavy Metal Interface
University of Cambridge（剑桥大学）；Centro de Física de Materiales (CFM-MPC) Centro Mixto CSIC-UPV/EHU（材料物理中心（CFM-MPC）CSIC-UPV/EHU联合中心）；University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克国立大学）；University of Jyväskylä（于韦斯屈莱大学）；The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Kindai University（近畿大学）；Nagoya University（名古屋大学）；Cambridge Graphene Centre, University of Cambridge（剑桥大学石墨烯中心）；Imperial College London（伦敦帝国理工学院）；Beihang University（北京航空航天大学）
利用EuS/Au/Nb/EuS结构实现绝对超导开关，通过界面自旋混合电导实现低功耗电子应用。
2024-04-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Switching of intra-orbital spin excitations in electron-doped iron pnictide superconductors
本文研究了双超导圆顶LaFeAsO_（1-x）Dx体系中磁激发的掺杂依赖性。使用非弹性中子散射，自旋涨落在不同的波数下观察到的两个超导圆顶在x = 0.1和0.4左右，但在x = 0.2对应的Tc谷消失。理论计算表明，自旋涨落的特征掺杂依赖性可以合理地解释为电子掺杂使Fe-3dYZ，ZX和3dX 2-Y2中的两个轨道内嵌套发生转换的结果.目前的结果意味着，多轨道性质起着重要的作用，在掺杂和/或材料依赖性的铁磷属元素化物超导体的Tc。
2013-08-02 cond-mat.supr-con
Superconducting spin valves controlled by spiral re-orientation in B20-family magnets
我们提出了一个超导自旋三重态阀，它由超导体和巡回磁性材料，与磁铁显示出一个内在的非共线秩序的波矢量，可以在几个等价的优先方向排列的控制下，一个弱的外部磁场。重新定向的螺旋方向允许一个可控地修改远程自旋三重态超导相关性，导致自旋阀切换行为。我们的研究结果表明，自旋阀效应可能是值得注意的。这种双层可以用作低温纳米电子学的磁存储元件。与先前提出的超导自旋阀相比，它具有以下优点：（i）它仅包含一个磁性层，这可以更容易地制造和控制，（ii）它的基态被势垒分开，这解决了存储元件的寻址开关的“半选择”问题。
2017-10-23 cond-mat.supr-con
High efficiency thermal switch based on topological Josephson junctions
提出了一种基于二维拓扑绝缘体的热偏置约瑟夫森结中相位相干热流的磁通控制衍射热开关。对于短结，系统显示出急剧的切换行为，而对于长结的切换是平滑的。在物理上，这种切换是由于超导凝聚体的多普勒频移引起的，多普勒频移是由磁通量引起的屏蔽电流引起的。我们提出了一个可能的实验实现，表现出40%的相对温度变化之间的开和关状态的现实参数。这比最近实现的基于常规超导隧道结的热调制器大两倍。
2017-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Unusual critical currents in quasi-one-dimensional superconducting aluminum two-width structures in a magnetic field
Institute of Microelectronics Technology and High Purity Materials, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院微电子技术与高纯材料研究所）
研究准一维超导铝双宽结构中磁场下临界电流的异常行为，发现其非局部性及与Ginzburg-Landau理论的偏离。
2026-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Large magneto-thermal-switching ratio in superconducting Pb wires
本研究测量了5N和3N纯度Pb线的热导率，发现5N-Pb在3.6 K以下MTSR超1000%，3N-Pb在2.5 K时为300%，表明Pb是极具前景的低温磁热开关材料。
2023-05-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Universal logic circuit for gate-controlled superconductor-based switches operating at liquid-helium temperatures
Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学）；MTA-BME Superconducting Nanoelectronics Momentum Research Group（MTA-BME超导纳米电子动量研究组）；Aalto University School of Science（阿尔托大学理学院）；Institute of Technical Physics and Materials Science, HUN-REN Centre for Energy Research（匈牙利研究与创新网络能源研究中心技术物理与材料科学研究所）；MTA-BME Correlated van der Waals Structures Momentum Research Group（MTA-BME关联范德华结构动量研究组）
提出一种基于门控超电流效应的通用逻辑电路，通过AND、OR、NOT和COPY门实现完整逻辑功能，并展示半加器组合逻辑电路，有望成为超导混合计算机的基础构件。
2026-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Hybrid superconducting-magnetic memory device using competing order parameters
超导器件依赖于调制约瑟夫森结中的复杂超导序参量，已经被开发用于低功率逻辑运算、高频振荡器和精密磁场传感器。磁器件依赖于局部矢量序参量-局部磁矩的调制，已被用作存储元件、高频自旋转移振荡器和磁场传感器。在混合超导磁器件中，这两个序参量相互竞争，一种序抑制另一种序。最近对超低功率、高密度低温存储器的兴趣激发了对融合超导和磁行为的新兴趣，以便利用这两个竞争的序参量来产生新颖的开关元件。在这里，我们描述了一个可重构的双层磁自旋阀集成在一个约瑟夫森结。我们的测量分离的抑制超导耦合由于在磁性层中的交换场，这会导致超导电流的depairing，从抑制由于由磁性层产生的磁场。超导序参量的交换场抑制是可调谐和可切换的行为，其也可扩展到纳米器件尺寸。这些器件是第一个展示约瑟夫森耦合在幅度和相位上的非易失性、尺寸无关的开关的器件，并且它们可以允许第一个纳米级超导存储器件。
2013-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetic Field-Mediated Superconducting Logic
Laboratory for Physical Sciences（物理科学实验室）；Department of Electrical and Computer Engineering, The University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校电气与计算机工程系）
该研究提出利用磁场控制超导体电阻的新型超导开关器件，构建了完整的逻辑家族，有望在能耗效率和可扩展性方面超越现有技术。
2026-02-06 cond-mat.supr-con cs.ET
Tuning coupling between superconducting resonators with collective qubits
通过同时耦合多个二能级人工原子到两个超导谐振器，我们设计了一个量子开关，调谐谐振器-谐振器耦合强度从零到一个大的值成比例的量子比特的数量。这个过程是通过将量子比特设计成不同的亚辐射态来实现的，其中来自不同量子比特的微波光子衰减相互破坏性地干涉，使得谐振器-谐振器耦合强度在开放环境中保持稳定。基于一个三步控制方案，我们在纳秒内切换不同的耦合强度之间的值，而不改变量子比特的跃迁频率。我们也将量子开关应用于超导共振器网络，并展示其在量子模拟和量子信息存储与处理方面的潜在应用。
2018-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.atom-ph
Critical temperatures and critical currents of wide and narrow quasi-one-dimensional superconducting aluminum structures in zero magnetic field
Institute of Microelectronics Technology and High Purity Materials, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院微电子技术与高纯材料研究所）
研究宽窄准一维超导铝结构在零磁场中的临界温度和临界电流，发现结构越窄，临界温度和电流密度越低，首次提出杂质中心影响主导因素，且温度依赖的开关电流在不同温度区间由不同理论描述。
2026-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Unconventional proximity effect and inverse spin-switch behavior in a model manganite-cuprate-manganite trilayer system
对锰氧化物-铜氧化物模型体系中的邻近效应进行了理论研究。我们考虑的情况下，自旋极化的锰氧化物层中的电子反铁磁耦合与铜氧化物层中的电子实验观察。的界面磁耦合的效果被发现是强得多的自旋极化电子注入到铜酸盐区域。因此，超导转变温度显著依赖于铜氧化物层的厚度。由于磁耦合产生{ \em负}自旋极化，因此施加的磁场和负极化竞争，导致反向自旋开关行为，其中通过施加磁场增加超导转变温度。
2010-12-14 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Electric field enhancement of the superconducting spin-valve effect via strain-transfer across a ferromagnetic/ferroelectric interface
本研究通过压电衬底应变传递实现电场控制超导自旋阀效应，增强磁化与临界温度切换，推动无磁场超导自旋电子器件发展。
2024-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Tuning the Resonance in High Temperature Superconducting Terahertz Metamaterials
在这封信中，我们介绍了太赫兹超材料的谐振特性，该超材料由高温超导薄膜制成的开口环谐振器阵列组成。通过改变温度，我们观察到了高效的超材料谐振开关和频率调谐，具有一些以前没有发现的特征。利用实验测得的超导薄膜复电导率对超材料谐振进行数值模拟，结果与实验结果吻合较好。我们开发了一个理论模型，解释了调谐功能，它考虑到电阻谐振阻尼和额外的开口环电感贡献的实部和虚部的温度依赖性复杂的电导率。理论模型进一步预测了由更薄的超导开口环谐振器阵列组成的超材料中更有效的谐振开关和频率偏移，这也在实验中得到了验证。
2010-09-08 cond-mat.supr-con physics.optics
On the Role of Out-of-Equilibrium Phonons in Gated Superconducting Switches
最近的实验表明，通过施加适度的栅极电压来调节金属纳米线中的超导性是可能的。这种效应是由于超导体表面的电场还是高能电子的小电流引起的，这在很大程度上存在争议。我们通过研究样品几何形状中的超导性抑制来阐明这一问题，其中电场和电子电流的作用可以清楚地分开。我们的研究结果表明，抑制超导性并不取决于在纳米线表面的电场的存在或不存在，但需要一个高能量的电子流。当电子被注入到纳米线中时，抑制是最有效的，但是当电子在距纳米线的距离为$d$（$d$超过$1~\mathrm{μm}$）的两个远程电极之间通过时，也获得类似的结果。在后一种情况下，高能电子衰变成声子，声子通过衬底传播，并通过产生准粒子来影响纳米线中的超导性。我们发现，这个过程涉及到一个非热声子分布，由于焦耳加热附近的纳米线或增加浴温度的超导性的损失有显着的差异。
2021-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Switching nonlinearity in a superconductor-enhanced metamaterial
我们展示了一种非线性超材料，它可以通过控制入射光束的功率水平在低透射率和高透射率之间切换。这种非线性响应的起源是超材料结构中采用的超导Nb薄膜。我们表明，大约22 dBm的中等RF功率，它是可能的淬火超导状态的超材料的开口环谐振器的角落处的极强的电流密度的结果。我们测量的传输对比度为10 dB和70 ns的低功率和高功率状态之间的群延迟的变化。
2012-03-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con physics.optics
