Detection of Majorana bound states by thermodynamically stable $4π$-periodic D.C. Josephson current
提出了一种利用超导相位差具有$4π$ -周期性的超导稳定直流约瑟夫森电流探测马约拉纳束缚态的方案。$4π$ -在拓扑超导约瑟夫森结中发现的周期性。该方案由一个耦合到两个s波超导引线的量子点和一个两端支撑两个多量子点的浮动拓扑超导体组成，只利用了局域塞曼场和多量子点的奇异螺旋和自厄米特性质的相互作用，而不需要费米子宇称守恒，也不依赖于多量子点的零能性质.因此，我们的直流$4π$ -周期性对两个MBS之间的重叠和各种系统参数，包括局部库仑相互作用，隧穿不对称性，和超导能隙的宽度，这有利于实验检测的MBS之间是鲁棒的。
2014-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dilation of the Giant Vortex State in a Mesoscopic Superconducting Loop
实验研究了远低于超导转变温度$T_{c}$的介观铝环的磁化强度。用$μ$ -霍尔磁强计研究了磁场强度在$\pm 100 {Gauss}$之间的超导环的磁通量子化.在磁化测量中观察到的磁场强度周期性预期取超导通量量子$Φ_{0}=h/2e$的整数值。然而，对周期性的更仔细的检查揭示了子通量量子移位。这种精细的结构，我们解释为一个所谓的巨涡状态成核的内部或外侧的环的结果。这些发现与最近的理论报道一致。
2001-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Periodicity of the giant vortex states in mesoscopic superconducting rings
基于非线性Ginzburg-Landau理论，精确地考虑了超导体中超电流感应磁场的影响，研究了多连通超导体的巨涡旋态，其半径与超导体的穿透深度和相干长度相当.从规范不变的观点出发，发现只要黑洞在中心，金-朗道方程的解实际上与角动量L无关。不同的情况下，顺磁电流，抗磁电流，以及上述两种共存，进行了数值研究。基于Aharonov-Bohm效应的相同原理，给出了Ginzburg-Landau方程的L-独立解的解释，并在相边界附近观察到Little-Parks类振荡.
2005-11-07 cond-mat.supr-con
Multiple superconducting ring ratchets for ultrasensitive detection of non-equilibrium noise
当非对称环通过噪声或交流电流在超导态和正常态之间切换时，观察到直流电压中的磁量子周期性。该量子效应用于借助于串联连接的直径为$1 \ μm$的667个不对称铝环的系统来检测非平衡噪声。任何噪声下降到平衡一个可以检测到的帮助下，这种系统具有足够大的数量的非对称环。
2015-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Controllable Vortex Loops in Superconducting Proximity Systems
超导涡环迄今为止一直避免实验检测，尽管是许多理论工作的重点。本文提出了一种利用邻近效应在正常金属中产生的超导凝聚体中产生可控涡旋环的方法。我们证明了解析和数值计算超导涡流环出现时，结是由载流绝缘导线刺穿，并给出了其半径的解析表达式。涡环可以很容易地调整到足够大，以击中样品表面，使它们直接通过扫描隧道显微镜观察。
2020-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fractional magnetoresistance oscillations in spin-triplet superconducting rings
自旋三重态超导体中的半量子涡旋被预测为马约拉纳零模，并可能为拓扑量子计算提供一个可行的平台。最近的工作还表明，在薄介观环，超导配对对称性可以通过小公园一样的周期性$Φ_0 = h / 2e$，持续低于临界温度的磁阻振荡探测。在这里，我们使用的金兹伯格-朗道理论的伦敦极限研究这些磁电阻振荡所造成的热涡旋隧穿自旋三重态超导环。对于一个温度范围内的存在的障碍，我们发现新的振荡与新兴的分数周期$Φ_0 / n$，其中整数$n \geq 3$是完全由自旋和电荷的超流体密度的比率。这些分数振荡可以明确地证实超导性的自旋三重态性质，并直接揭示候选材料如Sr $_2$ RuO $_4$和UTe $_2$中半量子涡旋的隧穿。
2022-07-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum oscillations of the rectified voltage and the critical current of asymmetric mesoscopic superconducting loops
测量了非对称超导回路的电流-电压曲线和临界电流与磁场的关系。结果表明，对于单回路和多回路系统，电流-电压曲线的不对称性随磁场的大小而周期性变化。所得到的结果可以解释的量子振荡的直流电压，观察到超导过渡以下在以前的作品，整流的交流电流或噪声。
2006-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Generalized Josephson effect with arbitrary periodicity in quantum magnets
The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging（汉堡超快成像中心）；HQS Quantum Simulations GmbH（HQS量子模拟有限公司）；International Research Centre MagTop, Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所国际磁顶研究中心）
该研究在量子磁体中发现了一种具有任意周期性的广义约瑟夫森效应，结合了多种整数周期性，超越了传统超导效应的周期性限制，并揭示了能量-相位关系与幻影螺旋的联系。
2025-02-12 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con quant-ph
Current-phase relation of the SNS junction in a superconducting loop
我们研究了嵌入超导回路中的超导体/正常/超导体（SNS）结的电流-相位关系。在考虑电流守恒和自由能极小条件下，我们得到了正常/超导（NS）回路的持续电流。在有限的温度下，我们可以解释实验观察到的高度非正弦电流的最大值附近的零外通量。
2005-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Critical temperature oscillations in magnetically coupled superconducting mesoscopic loops
我们研究了两个超导同心介观Al环之间的磁相互作用，接近超导/正常相变。测量的相位边界的双回路结构，以及为参考单回路。在这两个系统中，在临界温度Tc与外加磁场H的关系中观察到周期性的Little-Parks振荡。在Tc（H）振荡的傅立叶谱中，出现了一个弱的低频响应，这是由于内环超导电流与外环磁通的磁耦合。这种效应的幅度可以通过改变所施加的传输电流来调节。
2001-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
reentrance effect in normal-metal/superconducting hybrid loops
我们测量了由正常金属臂和超导臂组成的两个介观混合回路的输运性质，这两个样品在正常/超导界面的透射率不同。低透过率样品在低温电阻、磁电阻和微分电阻方面表现出单调行为，而高透过率样品在所有三个测量中均表现出重入行为。这种重入行为是由于正常/超导界面处的相干Andreev反射。我们比较了三种不同测量方法的再入效应，并基于准经典格林函数理论对结果进行了讨论。
1998-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Attojoule calorimetry of mesoscopic superconducting loops
我们报告的第一个实验证据的非平凡的热行为的最简单的介观系统-超导回路。通过测量450，000个无相互作用的铝环阵列的比热C（精度高达~20 fJ/K），我们发现，随着穿过每个环的磁通量的增加，环会经历一系列周期性的相变（周期为整数个磁通量量子）。这些跃迁可以用Ginzburg-Landau理论很好地描述，并且伴随着C的不连续性，其玻耳兹曼常量k_B只有几千个。
2004-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting Quantum Interference Devices Made of Sb-doped Bi2Se3 Topological Insulator Nanoribbons
报道了用Sb掺杂的Bi_2Se_3拓扑绝缘体（TI）纳米颗粒（NR）与PbIn超导电极接触制成的超导量子干涉器件（SQUID）的制备和表征。当外加磁场沿NR轴方向作用时，由于一维子带的存在，TI NR表现出周期性的磁导振荡，即所谓的Aharonov-Bohm振荡。在PbIn电极的超导转变温度以下，我们观察到超导电流流过TI NR基SQUID。临界电流随垂直于SQUID环的磁场周期性地调制，揭示了周期性对应于超导通量量子。我们的实验观测有助于探索TI NR中的Majorana束缚态，为开发拓扑量子信息器件提供了希望。
2020-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Little-Parks effect in a superconducting loop with magnetic dot
本文研究了在垂直磁化的磁点周围的介观Al环中超导电性的形核。由输运测量确定的超导相边界Tc（B）相对于所施加的磁场的极性是不对称的。对于有限的外加磁场，发现了最大临界温度，该磁场与点的磁化方向反平行。理论相界与实验数据吻合较好。
2003-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Calibration of quantum detector of noise based on a system of asymmetric superconducting loops
直流电压的量子振荡是由外部交流电流或噪声在非对称超导环段上引起的。在超导转变温度Tc以下的不同温度下，测量了铝非对称环和铝非对称环串联系统的量子振荡幅度与感应交流电流幅度的关系。量子振荡的最大振幅的测量值，诱导此最大直流电压的交流电流的振幅和交流电流的临界振幅随温度增加到Tc而减小。这些测量的依赖性的超导转变附近的区域的外推允许作出校准的非对称超导回路作为量子探测器的噪声。校准从由该噪声引起的量子振荡的幅度的测量温度依赖性恢复噪声脉冲的幅度分布。结果发现，整流效率，确定为量子振荡的最大振幅的关系，诱导它的交流电流振幅，超导转变Tc附近下降。在低于Tc时观察到的高整流效率是电流-电压曲线的不可逆性的结果。在多个串联回路结构中实现了整流效率的提高。
2006-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Manipulating superconducting fluctuations by the Little-Parks-de Gennes effect in ultrasmall Al loops
量子涨落对超导相位相干性的破坏以及对这些涨落的控制一直是人们长期感兴趣的问题，最近的动力来自于它与追求极高温超导性的相关性。在Little和Parks的工作基础上，de Gennes在30多年前预测，超导性可以在具有侧支的超小回路中的半整数通量量子附近被破坏，从而导致破坏性状态。我们报告的实验观察，这种小公园德热内效应的Al回路先进的电子束光刻制备。我们表明，该效果可以用来恢复丢失的相位相干通过侧支。
2011-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Periodicity of magnetization reversals in $φ_0$ Josephson junction
本文研究了磁矩与约瑟夫森电流直接耦合的${φ_0}$ -约瑟夫森结中的磁化反转。通过加入脉冲信号，模拟了磁矩分量的动态变化，并证明了在不同结参数下的完全磁化反转。我们得到了一个详细的图像表示的阻尼参数$α$的区间，约瑟夫森的磁能关系$G$和自旋轨道耦合参数$r$与完全磁化反转。发现磁化反转间隔随约瑟夫森-磁能关系的增加而呈现周期性，所得结果可用于超导自旋电子学的不同领域。
2019-05-10 cond-mat.supr-con
Magnetic phase shifter for superconducting qubit
我们设计并研究了一种用于磁通基超导量子比特的非接触式磁移相器。移相器是通过在超导环的中心放置一个垂直磁化的点来实现的。这个磁点产生的磁通量在回路中产生额外的屏蔽电流，这反过来又引起相移。通过修改点的参数，可以在环路中产生任意相移。因此，这种磁移相器可以用作超导电路中的外部电流源，以及一个合适的工具来研究分数约瑟夫森涡旋。
2004-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Flux-periodic oscillations in proximitized core-shell nanowires
本研究探索邻近化核壳纳米线中超导能隙的磁通周期振荡，比较不同截面几何及自旋轨道效应，发现依赖于化学势的h/e与h/2e周期性转变，并阐明其机制。
2023-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dimensional crossover in a mesoscopic superconducting loop of finite width
尺寸为超导相干长度xi（T）数量级的超导结构具有临界温度T_c，其作为所施加的垂直磁场H（或通量Phi）的函数而振荡。对于细线超导环，T_c的振荡是随H的变化而变化的理想周期（这就是著名的Little-Parks效应），而对于单连接的超导圆盘，T_c的振荡是伪周期的，即磁周期随H的增大而减小。在本文中，我们研究的中间情况下：一个环的粗线。通过增加中间开口的大小，T_c（H）的盘状行为（具有“三维”（3D）行为的特征）演变为抛物T_c（H）背景（“2D”），叠加有完美的周期振荡。使用线性化的Ginzburg-Landau理论进行计算，在内部和外部界面处具有适当的正常/真空边界条件。当相交磁通量φ大于一定值时，线圈的T_c（φ）变为准线性，磁通周期与填充圆盘的情况相匹配。这种尺寸转变类似于平行磁场中薄膜的2D-3D转变，其中一旦膜厚度t > 1.8 xi（T），涡旋就进入材料。对于这里研究的回路，交叉点也出现在w = 1.8 xi（T）时，其中w是形成回路的导线的宽度。在3D区域，一个“巨涡旋态”建立，超导性集中在样品的外界面附近。然后，涡流被定位在环的开口内。
1999-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Unusual quantum magnetic-resistive oscillations in a superconducting structure of two circular asymmetric loops in series
在超导临界温度T_{c}以下的温度下，我们测量了两个串联的非对称环形铝薄膜结构中整流后的时间平均直流电压V_{rec}（B）和直流电压V_{dc}（B）随法向磁场B变化的量子振荡。分别在仅用交流电流（没有直流分量）和仅用直流电流（没有交流分量）偏置的结构中观察到V_{rec}（B）和V_{dc}（B）电压。测量的目的是发现相互作用（非线性耦合）是否存在于两个环的量子磁阻状态之间，彼此之间的距离很大。环中心之间的距离比金斯堡-朗道相干长度长一个数量级。在这样的距离上，人们不会期望检测到环的量子态之间的任何相互作用。但我们确实发现了这样的互动。此外，我们发现V_{dc}（B）函数（类似于V_{rec}（B）函数）可以用来描述环的量子态。
2013-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum detector of noise based on a system of asymmetric Al superconducting rings
在非对称超导回路上观察到的量子整流效应被提出作为具有最大灵敏度的噪声检测器的基础。测量结果表明，噪声或交流电流的临界幅度在超导转变点Tc附近下降到零，正如超导临界电流一样。因此，任何微弱的噪声，直到平衡噪声，都可以引起Tc附近直流电压的量子振荡。在非对称超导回路上观察到的随机噪声功率到直流功率的转换提供了非常重要的优点：即使是非常弱的噪声也可以在具有大量回路的系统中提供足够高的输出功率。
2006-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Rectified dc voltage versus magnetic field in a superconducting asymmetric figure-of-eight-shaped microstructure
我们测量了在临界温度附近，在一个超导铝薄膜的圆形非对称8字形微结构中，在磁通量穿过和正弦交流电（无直流分量）偏置下，整流直流电压对磁场V_{dc}（B）的周期振荡。这些V_{dc}（B）函数的傅立叶谱包含代表组成微结构的较大和较小的非对称圆形回路对磁场的周期性响应的基频。所获得的基频的高次谐波是由回路环流的非正弦特性引起的。这些光谱中的差频和和频的存在表明两个环的量子态之间存在相互作用。环路对偏置交流和磁场的响应幅度随温度和偏置电流幅度的绝对值和相对值而变化。最强的回路响应出现在回路的平均电阻状态对应于超导正常相变的中点时。
2008-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Flux-induced Nernst effect in a superconducting loop
当超导环中的磁通量不是磁通量的一半的整数倍时，在垂直于温度梯度的方向上会产生电压。这种影响完全是由于热波动造成的。我们研究了温度梯度，磁通量，位置，平均温度，BCS相干长度，热相干长度，和Kramer-Watts-Tobin参数上的电压的依赖关系。最大的电压获得的通量接近$0.3Φ_0$，平均温度略低于临界温度，热相干长度的顺序的周长的环和BCS相干长度是不可忽略的相比，热相干长度。作为磁通诱导效应和场诱导效应的粗略比较，我们还考虑了一个二维样品。
2014-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Tuning the the fundamental periodicity of the current-phase relation in multiterminal diffusive Josephson junctions
本文提出一种具有4个超导触点的多端扩散SNS约瑟夫森结，其电流-相位关系表现为2$π$和4$π$周期分量的叠加，且相对强度可由另外两触点间的相位差调控，为定制超导量子电路的哈密顿量提供了潜在应用。
2025-09-04 cond-mat.supr-con quant-ph
Chain of Superconducting Loops as a Possible Quantum Register
量子计算的思想是基于量子物理学的悖论原理，即量子态的叠加和纠缠。这个想法在微观层面上看起来是有根据的，尽管这些矛盾的原则缺乏普遍公认的解释，因为它们被微观层面上的可靠实验一次又一次地证实。但这项技术在不久的将来还不能在微观层面上发挥作用。因此，宏观量子现象--超导性对于实现量子计算机的设想是非常有吸引力的。本文证明了超导环链是唯一可能的量子寄存器。一些学者提出的用经典相互作用来提供EPR关联的建议证明了对纠缠本质的误解。宏观上不同的状态的叠加的可能性的问题被认为是。
2004-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum Interference in Superconducting Wire Networks and Josephson Junction Arrays: Analytical Approach based on Multiple-Loop Aharonov-Bohm Feynman Path-Integrals
本文用解析和数值方法研究了横向磁场中二维超导线网络和约瑟夫森结阵列的平均场超导-正常相边界。我们考虑的几何形状包括正方形，蜂窝状，三角形和戈薇格。我们的方法是基于多回路Aharonov-Bohm效应的分析研究：不同电子闭合路径之间的量子干涉，其中每个电子闭合路径都包含一个净磁通量。具体地说，我们精确地计算磁相位因子的总和，即，在不同长度的所有闭合格点路径上的格点路径积分。一个非常大的数字，例如，对于正方形格点，直到$10^{81}$，得到精确的格点路径积分。这些晶格路径积分的分析结果，然后使我们能够获得的电阻转变温度作为一个连续的函数的字段。特别是，我们可以分析超导转变温度，$T_c(B)$，作为磁场$B$的函数，起源于电子轨迹的各种长度的循环的可测量的影响。除了系统地推导出以前观察到的功能，并了解物理起源的下降$T_c(B)$作为多圈量子干涉效应的结果，我们还发现了新的结果。特别是，我们明确地推导出自相似性的相图中的方形网络。我们的方法使我们能够分析复杂的结构中存在的相边界的量子干涉效应的观点，由于电子运动的基础晶格。
2001-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Disorder Effects in Superconducting Multiple Loop Quantum Interferometers
本文从理论上研究了N个超导并联约瑟夫森结的一维无序排列，形成N-1个任意形状的SQUID环。
2000-03-30 cond-mat.supr-con
Comment on "Vortices induced in a superconducting loop by asymmetric kinetic inductance and their detection in transport measurements"
G. R. Berdiyorov，M. V. Milosevic和F. M. Peeters [Phys.Rev.B81，144511（2010）]从理论上研究了超导回路的动态特性。作者认为他们对非对称环的考虑与我们在这一领域的实验结果有关。我们指出这种说法是不正确的，并简要地解释了我们对非对称超导环的测量结果的真正矛盾本质。
2013-02-07 cond-mat.supr-con
Cooper pairs or Individual electrons? Based on the magnetic flux quantization and the Tc scaling law of superconducting thin films
回顾了超导史上单个电子载流子和成对电子载流子概念的转折点，回顾了磁通量的量子化解释和实验，并引用了超导薄膜的hc/e磁通量周期性和转变温度标度律等新现象的新发现。结论是：在只包含一个电子的电路中，磁通量周期一般为hc/e，但在从零磁通量开始的第一步中为hc/（2 e）。早期的实验没有观察到hc/e的周期性，因为多个电子从零通量开始做每一个第一步。根据新的实验解释，提出了单个电子载流子理论。它结合了能带理论和哈伯德模型。在能带理论和电子关联的框架下，不对载流子加入库珀对，可以用能带理论解释超导现象。当超导体是莫特绝缘体时，它需要哈伯德模型。该理论使超绝缘体、绝缘体、半导体、导体、超导体的整体形象平稳、连续地过渡。到分数量子霍尔效应的跃迁是连续的、平滑的。
2018-11-05 cond-mat.supr-con
Restoration of the magnetic hc/e-periodicity in unconventional superconductors
本文研究了当环的材料具有非常规配对对称性时，穿有hc/2 e-涡旋的宏观超导环的充满准粒子费米海的能量。相对于hc/e-涡旋构型的能量是有限的，正的，并且与环的内径成反比。我们认为，这种能量的存在，在非常规的超导体中删除了通常假设的奇数和偶数的涡旋之间的简并，与随之而来的外部磁场中的hc/2 e周期性的损失的后果。这种宏观量子效应应该在具有小相位刚度的纳米尺寸的非常规超导体中观察到，例如Tc <5 K的深度欠掺杂的YBCO。
2008-05-09 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Superconducting atomic contacts inductively coupled to a microwave resonator
我们描述和表征的微波装置探测超导原子接触的Andreev水平。接触件是感应耦合到超导共面谐振器的超导回路的一部分。通过监测接近其谐振频率的谐振器反射系数作为通过回路的通量和第二音调的频率的函数，我们执行接触的高透射通道的两个Andreev水平之间的过渡的光谱学。结果表明，如何执行这些状态的相干操纵。
2014-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Macroscopic Many-Qubit Interactions in Superconducting Flux Qubits
超导磁通量子比特被用来研究宏观多量子比特相互作用。基于电流态的多量子比特态可以通过每个超导回路中的电流-相位关系来操纵。对于由$N$量子比特环组成的磁通量子比特系统，根据量子比特的低能级和多量子比特态之间的宏观量子隧穿，给出了低能哈密顿量的一般表达式.通过{ \em伊辛型-或隧道-}交换相互作用分类的多量子位相互作用可以通过实验观察到。通量量子比特系统可以提供各种人工自旋系统来研究自然无法找到的多体系统。
2007-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electrostatic tailoring of magnetic interference in quantum point contact ballistic Josephson junctions
研究了量子点接触弹道式约瑟夫森结中超导电流的磁静电剪裁。蚀刻的InAs基异质结构与超导铌引线横向接触，并且两个蚀刻的侧栅极的存在允许与垂直磁场的应用相结合，通过耗尽弱连接来连续地修改磁干涉图案。对于较宽的交界处的超电流提出了一个夫琅和费的干扰模式与周期h/2 e，而通过静电收缩的弱链接，周期性不断演变为单调衰减。这些设备代表了新的可调结构，可能会导致难以捉摸的马约拉纳费米子的研究。
2013-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Coherent oscillations between classically separable quantum states of a superconducting loop
十年前，人们首次观察到超导电路的两个量子态之间的相干振荡，其区别在于金属岛上是否存在单个库珀对。这一结果立即刺激了其他几种超导量子线路的发展，这些线路的行为就像人造原子一样，从而在介观物理学和原子物理学之间架起了一座桥梁。有趣的是，这些电路都没有完全实现现在几乎30岁的建议A。莱格特观察两个状态之间的相干振荡，不同的是存在或不存在一个单一的磁通被困在超导回路中断约瑟夫森隧道结。这种在两个经典可分离状态之间的可逆量子隧穿现象，被称为宏观量子相干性（MQC），被认为是精确测试宏观系统（如电路）是否完全遵循量子力学的关键。在这篇文章中，我们报告的观察，这样的振荡与亚GHz的频率和品质因数大于500。我们通过两项创新实现了这一结果。首先，我们的环具有比Leggett考虑的电感大四个数量级的电感，再加上充电机制中的结，这是以前实验中从未解决过的参数选择。第二，读出与一种新的色散计划，消除了电磁弛豫过程中引起的测量电路（珀塞尔效应）。此外，系统复位到它的基态是自然内置到这个方案，工作，即使过渡能小于温度波动。正如我们所认为的，与预期相反，MQC跃迁可能因此成为提高相干性和读出保真度的超导量子比特的基础。
2009-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Flux periodicities in loops and junctions with d-wave superconductors
本文评述了超导回路中的磁通量周期性。而磁通量的量子化与hc/2 e盛行在足够厚的回路与电流自由的内部，在狭窄的回路的超电流是hc/2 e或hc/e周期与外部磁通量。周期性取决于凝聚态的性质，特别是能谱的多普勒频移。对于直径大于相干长度的环中的s波超导体，相对于能隙的多普勒频移很小，且其热力学性质的hc/2 e周期行为保持不变.然而，对于更小的s波环，更突出的是，任何直径R的窄d波环，多普勒频移对超导载流状态有很强的影响;因此，基本通量周期性实际上是hc/e。它示出解析和数值计算的hc/e的周期分量的超导衰减仅代数为1/R的大d波回路。对于节状超导体，在计算多普勒频移时，必须考虑费米能附近本征的离散性质。此外，我们还研究了多普勒频移是否改变了通过d波超导体的约瑟夫森结的超导电流。对于透明结，约瑟夫森电流的行为类似于回路中的持续超电流。如果用序参量的相位变化除以4 π来确定以hc/e为单位的磁通量，则可以比较这些不同的物理现象。
2010-03-25 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Anti-Lenz Supercurrents in Superconducting Spin Valves
在这里，研究了Si（111）/Ta（$150$）/IrMn（$150$）/NiFe（$50$）/铌（$x$）/NiFe（$50$）/\-Ta（$50$）和Si（111）/Ta（$150$）/NiFe（$50$）/\-Nb（$x$）/\-NiFe（$50$）/\-IrMn（$150$）/\-Ta（$50$）自旋阀，具有$x=100$到$500$的双折射率。对于两个样品族，在Nb层的特定临界厚度以上和$T_c$以下，超导Nb层对磁化强度有很大贡献。这些系统在超导层的磁化中显示出异常的磁滞回线;磁滞回线类似于通常从硬超导体和许多超导体/铁磁体混合系统中预期的磁滞回线，但是磁滞回线的方向与通常观察到的磁滞回线的方向相反（顺磁向上扫描场和反磁向下扫描场）。这意味着相应的样品表现出磁化，这与从Lenz规则所预期的相反。
2017-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetic Flux Pumping in Superconducting Loop Containing a Josephson $ψ$ Junction
我们证明，一个约瑟夫森结与半金属弱连接集成到超导回路，使泵的磁通量刺穿的环路。在这种结中，基态相位$ψ$由围绕半金属的两个铁磁体中的磁矩的相互取向确定。因此，两个铁磁体之一中的磁矩的进动被控制，通过微波辐射，导致相位$ψ$的累积以及随后在具有不同涡旋的状态之间的切换。所提出的通量泵送机制不需要施加电压或外部磁场，这使得能够设计超导自旋电子学中的电去耦存储单元。
2020-04-28 cond-mat.supr-con
Comment on "Critical Dynamics of a Vortex-Loop Model for the Superconducting Transition"
最近，Aji和Goldenfeldt [Phys. Rev. Lett. 87，197003（2001），cond-mat/0105622]对零磁场中超导相变的某些蒙特卡罗模拟中观察到的动态临界指数z值提出了解释。在这篇评论中，我们指出，他们的分析是基于不正确的假设有关的涡旋密度的标度尺寸。
2002-08-20 cond-mat.supr-con
Double loop dc-SQUID as a tunable Josephson diode
本研究提出并表征了一种嵌入全金属SNS结的双环超导量子干涉器件，利用三个并联弱连接的超电流干涉实现可调约瑟夫森二极管效应，并通过两个磁通量进行调控。
2024-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spontaneous Fluxoid Formation in Superconducting Loops
我们报告的第一个实验验证的Zurek-Kibble方案在一个孤立的超导环在很宽的参数范围。在一个宽的Nb环的快速正常-超导相变过程中，自发地产生一个单通量量子的概率明显地遵循与淬火时间$τ_{Q}$的异速生长关系，正如人们所期望的那样，如果相变发生得尽可能快，那么因果关系就允许。然而，所观察到的Zurek-Kibble标度指数$σ= 0.62\pm0.15$比大循环的预期大两倍。假设高斯缠绕数密度，我们表明，这种加倍是有根据的小环。
2009-07-15 cond-mat.supr-con
High efficiency superconducting diode effect in a gate-tunable double-loop SQUID
Purdue University（普渡大学）；Microsoft Quantum（微软量子）
通过在双环SQUID的干涉分支中加入可调谐约瑟夫森结，实现了对三个干涉CPR的谐波内容和幅度的独立控制，显著提高了最大二极管效率，演示了超过50%的二极管效率。
2025-12-16 cond-mat.supr-con
Theory of topological spin Josephson junctions
我们研究了自旋输运通过一维量子Ising-XY-Ising自旋链，通过Jordan-Wigner（JW）变换模拟拓扑超导-正常-超导结构。我们计算，解析和数值，自旋Andreev束缚态的频谱和由此产生的$\mathbb{Z}_2$分数自旋约瑟夫森效应（JE）有关的新兴马约拉纳JW费米子。在拓扑制度的深处，我们确定了一个有效的时间反演对称性，导致$\mathbb{Z}_4$分数自旋JE在$\textit{presence}$的相互作用的交界处。此外，我们发现了一个隐藏的反转时间反演对称性，保护链中的$\mathbb{Z}_4$周期与奇数的自旋，即使在$\textit{absence}$的相互作用。我们还分析了自旋对之间的纠缠，通过评估在自旋流的存在下的并发和突出的JW马约拉纳状态的影响。我们建议使用一个微波腔设置用于检测上述JES的色散读出方法，并显示，令人惊讶的是，$\mathbb{Z}_2$周期性免疫$\textit{any}$局部磁扰动。我们的研究结果是相关的自旋系统，如捕获离子，光子晶格，电子自旋量子点，或表面上的磁性杂质过多。
2021-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Miniaturization of the Superconducting Memory Cell via a Three-Dimensional Nb Nano-Superconducting Quantum Interference Device
长期以来，人们一直希望能够匹配超导逻辑电路速度的可扩展存储器能够实现超导计算机。包括约瑟夫森结的超导回路可以在皮秒内存储通量量子态。然而，要求环路电感产生双态滞后对单个存储器单元占用的最小面积设置了限制。在这里，我们提出了一个小型化的超导存储单元的基础上的三维（3D）铌纳米超导量子干涉仪（nano-SQUID）。这里的主要单元面积适合8*9 μm^2的矩形，具有用于存储器实现的交叉选择功能。由于3D纳米SQUID的大调制深度（~66%），该单元显示出由偏置电流扫描产生的两个相邻通量量子态之间的周期性可调滞后。此外，所测得的纳米SQUID的电流-相位关系（CPR）示出从正弦函数，如理论建模所预测的。三维纳米SQUID的偏度与临界电流呈线性相关。它还发现，滞后回线的大小是在一个线性缩放关系的CPR偏度使用的统计数据，从表征的26个设备。我们证明了CPR偏度范围为π/4~3π/4等效于一个大的环路电感，为存储器实现创造了一个稳定的双态滞后。因此，3D nano-SQUID的偏斜CPR能够通过克服回路区域的电感限制而进一步实现超导存储单元的小型化。
2020-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Temperature-biased double-loop Josephson flux transducer
本文从理论上研究了一种特殊设计的热偏置隧道约瑟夫森结的临界电流行为。在这种结中，结的电极被封闭在两个不同的超导环中，两个超导环被独立的磁通量穿过。在这种设置中，超导间隙可以通过穿过回路的磁通量独立地修改。我们通过改变不对称参数，即，零温度超导间隙$δ=Δ_{10}/Δ_{20}$与两个环的温度之间的比率。我们证明了一个磁控阶跃响应的临界电流，出现即使在一个对称的结，$δ=1$。最后，我们讨论的最佳工作条件和高响应的临界电流的小变化的磁通量，报告良好的性能的传感器，具有高的传递函数，取决于工作点和质量的结。
2022-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
A Terraced Scanning Superconducting Quantum Interference Device Susceptometer with Sub-Micron Pickup Loops
超导量子干涉器件（SQUID）可以具有优异的自旋灵敏度，这取决于它们的磁通量噪声、拾波环直径和与样品的距离。我们报告了一个家庭的扫描SQUID温度计与梯田的提示，定位的拾音圈300 nm的样品。600 nm - 2 μ m的拾波回路，由聚焦离子束定义，集成到一个12层的光学光刻过程中，允许通量锁定反馈，原位背景扣除和优化的通量噪声。这些特征使得在4K下每根赫兹约70个电子自旋的灵敏度成为可能。
2009-01-03 cond-mat.supr-con
Nanoscale superconducting memory based on the kinetic inductance of asymmetric nanowire loops
对低耗散纳米级存储器件的需求一如既往地强劲。由于摩尔定律是惊人的，对低功耗超级计算机的需求很高，因此用超导体制造信息处理电路的目标是现代技术和物理学的中心目标之一。到目前为止，数字超导电路还不能证明其巨大的潜力。其中一个重要原因是，目前还没有高密度超导存储器技术。传统的超导量子干涉装置的小型化在几微米以下是困难的，因为它们的操作依赖于超导回路的几何电感。磁存储器确实允许纳米级的小型化，但它们不是纯粹的超导体（Baek等人，2014 Nat. Commun. 5 3888）。我们的方法是基于超导纳米线环的动力学电感（而不是几何电感）来制造纳米级存储器单元，其已经显示出许多迷人的特性（Aprili 2006 Nat. Nanotechnol. 115; Hopkins等2005 Science 308 1762）。这允许更小的设备，并自然消除磁场串扰。我们证明了涡度，即，闭合超导回路的序参量的绕组数可用于实现纳米级非易失性存储器件。我们演示了如何通过应用校准电流脉冲以受控方式改变涡度。一个可靠的读出的存储器也被证明。我们提出的论点，这样的内存可以开发操作没有能量耗散。
2017-06-29 cond-mat.supr-con
Quantum interference in asymmetric superconducting nanowire loops
本文实验和理论研究非对称铝纳米线环中持续电流的通量调制，提出考虑长度和横截面不对称的模型，定量解释观测并提取关键参数，为超导量子器件设计提供反馈。
2022-03-31 cond-mat.supr-con quant-ph
Stable and metastable states in a superconducting "eight" loop in applied magnetic field
本文研究了在磁场存在下，八字形环的不同构形的稳定态和亚稳态。我们发现，对于某些配置的电流等于零的任何值的磁场导致一个磁场独立的超导态。当超导电子的动量达到临界值时，定相环流态变得不稳定。此时，超导凝聚体的动能与库珀对的势能处于同一量级，从而导致不稳定性。对含时Ginzburg-Landau方程的数值分析表明，尽管涡度变化是突然的，但在从一个相环流状态向另一个相环流状态的过渡过程中，序参量的绝对值是逐渐变化的。
2002-01-30 cond-mat.supr-con
Microscopic model for multiple flux transitions in mesoscopic superconducting loops
构建了一个微观模型，该模型能够描述在最近的超低温隧道实验中在具有正常金属-绝缘体-超导体结的铝超导环上观察到的多个磁通量转变[Phys. Rev. \textbf{70}，064514（2004）]。反常的多通量量子跃迁可以用具有大涡度的亚稳态的形成来解释。在我们的描述中，重要的是修改的对势和超导态密度的持续电流的亚临界值调制测得的隧道电流。我们还推测了注入的非平衡准粒子对这些亚稳态稳定性的重要性。
2006-06-21 cond-mat.supr-con
Critical Dynamics of a Vortex Loop Model for the Superconducting Transition
我们解析地计算了超导转变的涡旋环模型的蒙特卡罗模拟中测得的动态临界指数$z_{MC}$，并对模拟结果进行了解释。在弱屏蔽极限下，忽略磁场涨落，动力学指数为$z_{MC} = 3/2$。在完美的筛选极限，$z_{MC} = 5/2$。我们将$z_{MC}$与实验中观察到的$z$的实际值联系起来，发现$z \sim 2$与一些实验结果一致。
2001-09-20 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Noise rectification by a superconducting loop with two weak links
我们考虑一个有两个弱环节的超导回路，其中包含一个磁通量。弱连接是不相等的，并被视为非正弦相位依赖的约瑟夫森结。我们设计了一个模型，考虑到临界电流的波动，由于在薄弱环节的序参量的波动。这些涨落在超导性开始时很重要;在这种状态下，它们可能会显著减弱并最终断开超导回路。由于这些波动和结中的电阻噪声，平均直流电压不会消失。我们的模型可以很容易地扩展到最近的实验提供一个定性的描述。
2004-07-14 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Tunable pinning in superconducting films with magnetic micro-loops
研究了超导体/磁性微环晶格混合结构的磁通钉扎特性。所使用的开放三角形微磁体代表了一个八倍的自由度系统，具有六个极化和两个磁通封闭的可能状态。通过方便地选择下面的环的磁状态，可以诱导不同的钉扎电位。结果表明，与极化态相比，杂散场最小的磁涡旋态产生的钉扎效应较弱。
2006-11-07 cond-mat.supr-con
Flux-Induced Vortex in Mesoscopic Superconducting Loops
我们预测了一个不寻常的情况下量子漩涡的存在。研究了均匀磁场中双连接超导样品的序参量。对于具有完美圆柱对称性的样品，序参量已经知道很久了，并且在线性区域中不存在涡旋。然而，如果样本不是对称的，则存在场的范围，对于该范围，序参量沿着平行于场的线消失。在许多方面，这条线的行为与II型超导体中遇到的涡旋性质不同。对于镜像对称的样品，这种磁通诱导涡出现在薄侧的小通量和大通量的相反侧。我们提出了直接和间接的实验方法，可以测试我们的预测。
1998-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
