用约瑟夫森环调制器实现量子极限的模拟信息处理

通过全壳纳米线约瑟夫森结中的临界电流探测合成的卡罗利 - 德热纳 - 马蒂康态

Probing Synthetic Caroli-de Gennes-Matricon States Through Critical Current in Full-Shell Nanowire Josephson Junctions

研究利用全壳纳米线约瑟夫森结，通过临界电流和零偏电阻中的独特偏斜指纹，为卡罗利 - 德热纳 - 马蒂康态的类似物提供实验证据，该态能级间距与超导能隙相当，便于观测。

非超导约瑟夫森效应在量子霍尔双层膜中的实现

Josephson Effect Without Superconductivity: Realization in Quantum Hall Bilayers

我们发现，一个量子霍尔双层与全填充$ν= 1$应表现出类似的动态制度的磁通量流在大约瑟夫森结。这种类比可以解释层间隧穿电导中的显著峰值[ \prl { \bf 84}，5808（2000）]。在低偏置电压下，磁通流很可能是时空混沌的，这将通过宽带噪声表现出来。峰位置可以通过面内磁场控制。

量子霍尔双层膜中的DC Transformer和DC Josephson（-like）效应

DC Transformer and DC Josephson(-like) Effects in Quantum Hall Bilayers

在超导的早期，Ivar Giver发现，通过使用一个超导体将涡流拖过另一个超导体，可以制造一种新型的直流Transformer。类似的效应被预测存在于量子霍尔双层中，最近被加州理工学院的爱森斯坦小组实验发现。同样，加州理工学院的新实验也证明了在两层之间存在一个类似约瑟夫森的“超导”分支，用于电子相干隧穿。

L-SET中可调谐约瑟夫森等离子体共振的直接测量

Direct measurements of tunable Josephson plasma resonance in the L-SET

在一个受驱动的介观约瑟夫森振荡器中测量了相位动力学，其中谐振由磁通量或约瑟夫森电感的栅极电荷调制来调谐。现象进行了分析的“相粒子图片”，并通过数值电路模拟。类比开关的直流偏置结电压状态进行了讨论。本文综述了最近研制成功的基于受激振荡器的电感单电子晶体管（L-SET）的工作原理。所获得的电荷灵敏度意味着与最好的rf-SET相当的性能已经达到了与新的设备。

周期驱动约瑟夫森交流效应与量子霍尔效应的类比

Analogy Between Periodically Driven Josephson ac Effect and Quantum Hall Effect

结合流体动力学的相位滑移几何和半经典的Josephson-RCSJ公式，将周期性驱动的Josephson交流效应与量子霍尔效应进行类比.这两种宏观量子效应都是由一维线性涡旋-电子相对运动引起的。量子化霍尔电阻的IQHE和EQHE的机制是统一的约瑟夫森振荡的锁相动力学下，周期性地驱动的相干霍尔电流的电子波，与时间平均频率比起填充因子倒数的作用。支持这种情况下，以及必要的未来调查的实验证据进行了评论。

分数自旋约瑟夫森效应与量子自旋霍尔边的电控磁化

Fractional Spin Josephson Effect and Electrically Controlled Magnetization in Quantum Spin Hall Edges

本文研究了由二维时反不变拓扑绝缘体构成的隧道结耦合的两个铁磁体系统中的自旋约瑟夫森效应。在类比的约瑟夫森效应在超导体中的电荷的更常见的研究的情况下，我们调查的相位相干{ \it自旋}电流的性质导致的两个铁磁体的面内磁化角的错位。我们发现，拓扑绝缘势垒提供了令人兴奋的前景托管{ \it分数}自旋约瑟夫森效应介导的束缚态在铁磁体-拓扑绝缘体界面。我们提供了多种观点来理解这种效应的$4π$周期性。我们讨论了几个可测量的后果，如，产生的横向电压信号，允许纯电气测量，这种效果的逆，其中施加的电压引起的横向自旋电流，和分数AC自旋约瑟夫森效应。

太赫兹驱动的弗洛凯自旋阀调制器

THz-Driven Floquet Spin Valve-Modulator

研究一维量子环中自旋相关量子输运，基于散射矩阵框架，利用太赫兹场实现高精度自旋通道切换，借助电子游标效应产生选择性自旋相位旋转器等，提供热免疫、高速替代传统半导体静态自旋晶体管的方案。

自旋电流驱动的反铁磁布洛赫线：长约瑟夫森结中磁通量子的室温类比

Antiferromagnetic Bloch line driven by spin current as room-temperature analog of a fluxon in a long Josephson junction

本文提出自旋电流驱动的反铁磁畴壁中布洛赫线可作为长约瑟夫森结磁通量子的室温类比，并给出创建、移动、读取和删除该布洛赫线的方案，经微磁模拟验证，有望用于磁存储与逻辑器件。

约瑟夫森热干涉仪

The Josephson heat interferometer

约瑟夫森效应可能代表了宏观相位相干性的原型，并且是最广泛的干涉仪的基础，即，超导量子干涉仪（SQUID）然而，与电干涉类似，Maki和Griffin在1965年预测，流经温度偏置约瑟夫森隧道结的热流是超导体之间量子相位差的稳态周期函数。准粒子和库珀对凝聚体之间的相互作用是这种相位相关热流的起源，并且是约瑟夫森结所特有的。在这种情况下，温度偏置的SQUID将允许热流干扰，从而实现电约瑟夫森干涉仪的热版本。热通量的耗散特性使得这种相干现象不亚于其电（非耗散）对应物。尽管很奇怪，但这种惊人的效果迄今为止从未被证明过。在这里，我们报告的第一个实验实现的热干涉仪。我们研究了两个正常的金属电极之间的热交换保持在不同的温度和隧道耦合到彼此通过热调制器的形式的DC-SQUID。在系统中的热传输被发现是相位相关的，与原来的预测一致。在我们的设计中，约瑟夫森热干涉仪产生了振幅高达~21 mK的磁通量依赖的温度振荡，并在235 mK时提供了超过~ 60 mK/Phi_0的磁通量-温度传递系数[Phi_0 2* 10^（-15）Wb是磁通量量子]。除了对约瑟夫森结中的热输运提供了显着的见解外，我们的研究结果还代表了对固态纳米电路中热的相位相干控制的重要一步，并为新概念相干热电子器件的设计铺平了道路。

耦合到超导共振器的Josephson电荷量子比特中的纠缠态

Entangled states in a Josephson charge qubit coupled to a superconducting resonator

本文研究了高Q腔中的量子超导电路的动力学行为。该电路由耦合到超导谐振器的约瑟夫森电荷量子比特组成。电荷量子比特可以看作是一个两能级量子系统，其能量分离由约瑟夫森能量$E_j$分裂。在我们的建议超导谐振器是一个光子箱的模拟和描述的量子谐振子的特征频率$ω_r$。电荷量子位和谐振器之间的耦合通过耦合电容$C_c$实现。我们研究了量子线路的本征态和动力学。当约瑟夫森能量等于振荡器频率$E_j=\hbarω_r$时，会出现有趣的现象。然后用纠缠态描述了量子线路。在电荷量子比特与谐振腔弱耦合的极限下，我们推导了这些态的时间演化。我们发现了受激电荷量子比特本征态的拉比振荡。这种效应可以用超导谐振腔中单个光子的自发发射和再吸收来解释。

约瑟夫森-like磁隧道结 -- 从经典到量子 regime 的过渡

Josephson-like magnetic tunnel junction -- transition from classical to quantum regime

该研究提出了一种具有量子自旋动力学的约瑟夫森-like磁隧道结结构，通过理论框架实现自旋电子量子比特，并展示了如何利用自旋电流控制量子比特状态。

门控约瑟夫森阵列中的半导体带隙和分数阶振荡

Haldane Gap and Fractional Oscillations in Gated Josephson Arrays

扭曲的量子XXZ模型和门控约瑟夫森结阵列之间的类比被用来预测尖锐的结构中的临界电流与栅极电压，和分数交流约瑟夫森频率。我们证明了选择规则的水平交叉，这意味着分数周期的基态与不同的Aharonov-Bohm通量。外推数值对角化阶梯，找到一个Haldozen间隙在中等易平面各向异性，与消失的超流刚度。提出了实验实现这些新的效果的物理参数。

用于微波辐射纠缠和存储的超导量子节点

Superconducting quantum node for entanglement and storage of microwave radiation

超导电路和微波信号是实现量子网络的良好候选者，量子网络是量子计算机的骨干。我们实现了一个基于三维微波超导腔的量子节点，该腔通过约瑟夫森环调制器与传输线参数耦合。我们首先展示了时间控制的捕获，存储和检索的最佳形状的传播微波场，效率高达80%。然后，我们展示了第二个基本的能力，这是一个纠缠态分布在节点和微波通道之间的定时控制的产生。

耦合双组分玻色凝聚体中的内约瑟夫森现象

Internal Josephson phenomena in a coupled two-component Bose condensate

讨论了零温下二维空间中玻色-爱因斯坦凝聚体的两个耦合量子态之间的相干振荡。在我们所考虑的系统中，弱的粒子间排斥相互作用只发生在状态1的粒子之间，而状态2的粒子保持不相互作用。耦合的Gross-Pitaevskii和薛定谔方程的解析解以及数值解揭示了凝聚物的两个子系统之间的相对量子相位和人口不平衡的振荡动力学的各种制度。我们表明，根据两个状态之间的能量失谐，系统可以表现出修改后的谐波和非谐波拉比振荡或可以过渡到类似于内部交流的制度。约瑟夫森效应此外，在一定的能量失谐量下，内振荡被完全抑制。

自旋超流约瑟夫森相位量子比特

Spin Superfluid Josephson Phase Qubits

提出了一种基于自旋超流和自旋霍尔现象的宏观自旋电子量子比特。这种磁量子信息处理装置实现了超导相量子比特的自旋-超导电流模拟，并允许完全的电控制和读出。我们还表明，相互作用的磁相位量子比特阵列可以实现量子退火。这些器件可以通过标准的固态制造技术构建，从而实现可扩展性。然而，操作温度的上限原则上可以高于超导对应物，因为它最终由磁有序温度控制，磁有序温度可以比常规超导装置的临界温度高得多。

铁磁体间隧穿的量子动力学

Quantum dynamics of tunneling between ferromagnets

通过推导结的有效作用量，研究了两铁磁金属间的类约瑟夫森自旋电流。得到了具有完全O（3）对称性的直流自旋约瑟夫森电流。通过类比超导结，我们证明了一个与时间无关的均匀磁场可以作为交流自旋约瑟夫森效应的源。也就是说，自旋电流变成时间的周期函数，其周期与外部磁场的大小的倒数成比例。

用于模拟时钟模型的约瑟夫森结链工程设计

Engineering a Josephson junction chain for the simulation of the clock model

该研究设计了可映射为$\boldsymbol{\text{Z}}_3$时钟模型的约瑟夫森结阵列结构，通过矩阵乘积态模拟与玻色化分析验证了用少量实验可控参数探索低能场论丰富相图的可行性，拓展了约瑟夫森结阵列在模拟量子模拟领域的应用范围。

量子光学约瑟夫森干涉仪

The quantum optical Josephson interferometer

在无耗散玻色子系统中，相干隧道耦合和在位相互作用之间的相互作用导致了许多引人注目的观察，从数量-相位不确定性关系到量子相变。为了探索耗散和相干驱动对隧道耦合相互作用玻色子系统的影响，我们提出了一种类似于约瑟夫森干涉仪的量子光学器件。它由两个相干驱动的线性光学腔通过一个具有单光子非线性的中心腔连接而成。通过增加非线性耦合的强度，可以抑制中心腔出射光随两个泵浦场之间相位差变化的类约瑟夫森振荡。值得注意的是，我们发现，在中心腔中的超强相互作用的限制下，耦合系统映射到一个有效的Jaynes-Cummings系统，其非线性由隧道耦合强度决定。在耦合到两个线性波导的单个非线性腔的限制下，来自非线性腔的光子反聚束的程度提供了向约瑟夫森振荡被抑制的非线性区域的过渡的极好测量。

理想玻色气体环中的Bloch和Josephson振荡

Bloch and Josephson Oscillations in a Ring of an Ideal Bose Gas

我们表明，理想玻色气体，包含在一个非常薄的环表现出类似的布洛赫和约瑟夫森振荡的带电理想费米气体在一个薄的环的现象。如果环的壁被限制为具有角速度$ω$，则角动量具有在$ω$中周期性的反常分量，其周期等于角速度$ω_{0}\equiv \hbar /mR^{2}$的量子。如果在壁面上施加一个恒定的力矩，气体的角动量就会有一个分量，它在时间上是周期性的，“约瑟夫森频率”由$f_{J} =τ/N \hbar$给出。最后，我们表明，振荡是一个自动功能的量子制度的任何环的合奏相同的粒子，即使与粒子的相互作用。

手征磁约瑟夫森结：低噪声超导量子比特的基础？

Chiral Magnetic Josephson junction: a base for low-noise superconducting qubits?

具有非中心对称晶格的超导材料缺乏空间反转对称性，已知表现出各种有趣的宇称破缺现象，包括反常约瑟夫森效应。在这里，我们考虑一个约瑟夫森结由两个非中心对称的超导体（NCS）连接的单轴铁磁体，并证明它表现出直接模拟的手征磁效应中观察到的狄拉克和外尔半金属。我们建议使用这种“手征磁约瑟夫森结“（CMJ结）作为量子比特的一个元素，其哈密顿量可由铁磁体的磁化强度调节。CMJ结允许避免在电感分流的量子位中使用偏移磁通量，从而实现更简单且更鲁棒的架构。当单轴铁磁体的易磁化轴穿过结时，所得到的”手性磁性量子比特”被保护免受磁化波动引起的噪声的影响。

Gate-control of the current-flux relation of a Josephson quantum interferometer based on proximitized metallic nanojuntions

We demonstrate an Al superconducting quantum interference device in which the Josephson junctions are implemented through gate-controlled proximitized Cu mesoscopic weak-links. The latter behave analogously to genuine superconducting metals in terms of the response to electrostatic gating, and provide a good performance in terms of current-modulation visibility. We show that, through the application of a static gate voltage, we are able to modify the interferometer current-flux relation in a fashion which seems compatible with the introduction of $π$-channels within the gated weak-link. Our re…