Manipulation of Cooper pair entanglement in hybrid topological Josephson junctions
在这项工作中，我们研究了混合拓扑约瑟夫森结中的超导电流，该结由两个平面的拓扑绝缘体（TI）在一个特定的配置，它允许本地（LAR）和交叉（CAR）Andreev过程在两个传统的s波超导体的界面。我们描述的栅极电压和磁通量控制施加到每个TI的边缘状态的影响。特别是，我们证明了电压门控允许操纵的纠缠对称性的非本地库珀对相关的CAR过程。我们建立了系统的约瑟夫森电流相位关系和两个外场的作用之间的连接，发现它们选择性地修改LAR或CAR的贡献。值得注意的是，我们发现，结的临界电流采取一个非常简单的形式，它反映了发生在纠缠态的对称性的变化，并允许确定结的微观参数。
2019-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Josephson tunnel junction controlled by quasiparticle injection
提出了一种基于准粒子注入的约瑟夫森隧道结晶体管。它的操作依赖于在结电极之一的电子分布的操纵。这是通过两个额外的隧道耦合超导体通过结电极注入准粒子电流来实现的。大的超电流增强和快速淬火可以实现相对于平衡通过改变准粒子注入适当的温度制度和合适的超导体组合。加上大功率增益，这使得该器件在需要降低噪声和低功耗的应用中具有吸引力。
2004-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Field-Effect Josephson Diode via Asymmetric Spin-Momentum-Locking States
本研究提出基于非对称自旋-动量锁定态的栅控场效应约瑟夫森二极管，给出拓扑与半导体基两种实现方案，无需磁场调控即可实现高效非互易超导特性，为超导器件设计提供新的电学操控途径。
2024-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson Current in Rashba-based Superconducting Nanowires with Geometric Misalignment
我们研究了两个Rashba基超导纳米线之间的几何错位的弱链接的性质。通过施加外部磁场，可以将系统驱动到拓扑非平凡区域。我们表明，约瑟夫森电流可以调制的幅度和符号，通过外加电场的变化，并显着，通过角度控制的自旋轨道锁定失配在纳米线的界面。所提出的设置与未对准的共面纳米线提供了积木配置的操纵通过几何控制的混合/分裂的界面态的相干输运。
2018-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Tunable Majorana corner states driven by superconducting phase bias in a vertical Josephson junction
本文证明了在垂直约瑟夫森结中存在Majorana角态，并发现其位置可通过超导相位偏置精确控制，同时提出了在三个圆形垂直约瑟夫森结系统中实现拓扑编织的方案，推进了拓扑量子计算领域。
2025-09-04 cond-mat.supr-con
Planar Josephson Hall effect in topological Josephson junctions
基于三维拓扑绝缘体的约瑟夫森结为实现非传统的$p$波配对和Majorana模提供了有趣的可能性。在这里，我们提供了一个均匀的磁化在正常区域的效果的详细研究：我们展示了如何之间的相互作用的自旋动量锁定的拓扑绝缘体和平行于相位偏置方向的面内磁化导致的Andreev谱相对于横向动量的不对称性。如果足够大，这种不对称性诱导从无间隙，反向传播马约拉纳模式的制度过渡到一个制度与未受保护的模式是单向的小横动量。有趣的是，磁化引起的Andreev谱的不对称性也引起约瑟夫森霍尔效应，即横向约瑟夫森电流的出现。详细研究了约瑟夫森霍尔电流的幅值和电流相位关系。特别是，我们展示了如何磁控制和门控的正常区域可以使相当大的约瑟夫森霍尔电流相比，纵向约瑟夫森电流。最后，我们还提出了平面磁场作为正常区域磁化的替代，并讨论了如何在实验中观察到平面约瑟夫森霍尔效应。
2021-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Optimized single-qubit gates for Josephson phase qubits
在约瑟夫森相位量子比特中，计算状态的相干操纵是通过调制所施加的交流电流来实现的，通常在微波范围内。在这项工作中，我们表明，它是可以找到最佳的偏置电流调制，以实现高保真度的门。我们应用量子最优控制理论来确定脉冲的形式，并详细研究了非门的情况。为了在实验装置中测试优化脉冲的效率，我们还解决了脉冲形状中可能的缺陷的影响，非共振元素在哈密顿量中的作用，以及与第二量子位的电容相互作用的影响。
2008-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Detection of second-order topological superconductors by Josephson junctions
我们研究了基于二阶拓扑超导体的约瑟夫森结，这种超导体可以在量子自旋霍尔绝缘体中实现，这种绝缘体与非常规超导体接近，具有大的反向带隙。我们发现，在超导体中的化学势的调谐强烈修改的螺旋边缘状态的诱导配对，导致拓扑相变。在相应的约瑟夫森结中，通过调节超导引线中的化学势实现了$0$ - $π$跃迁。这种引人注目的特点是稳定的结相对于不同的大小，掺杂正常区域，和无序的存在。我们的输运结果可以作为新的SOTS的实验签名。此外，$0$ - $π$跃迁构成了一种完全电的方式来在结中产生或消除Majorana束缚态，而无需任何磁操纵。
2019-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Probing Cooper pair momentum by quasiparticle steering with planar Josephson junctions
QuTech, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学 QuTech）；Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学卡弗里纳米科学研究所）；Donostia International Physics Center（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Center for Quantum Devices, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所量子器件中心）
研究通过平面约瑟夫森结操控准粒子来探测超导体中库珀对动量，利用安德列夫反射产生大相位梯度并转移动量，证明安德列夫束缚态以特定角度喷射，将相位控制准粒子喷射确立为凝聚态动量转移的运动学探针。
2026-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electrostatic control of phase slips in Ti Josephson nanotransistors
研究约瑟夫森结的开关电流概率分布是获得作为温度函数的相位滑移动力学信息的常规工具。在这里，我们采用这种成熟的技术来探测外部静态电场的影响，发生在门控全金属钛（Ti）约瑟夫森弱链接的相位滑移。我们表明，在20 mK和420 mK之间的温度范围内，作为静电场的函数的相位滑移动力学的演化与作为温度的函数所观察到的截然不同。这一事实表明，一方面，电场抑制的临界电流是不是简单地涉及到一个传统的类热准粒子在弱连接区过热。另一方面，我们的研究结果可能打开的方式来操作一个静电驱动的操纵金属约瑟夫森纳米结中的相位滑移，这可能是关键的控制超导纳米结构中的退相干。
2020-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Circuit-QED with phase-biased Josephson weak links
通过将超导弱连接耦合到微波谐振器，最近的实验探测了光谱，并实现了各种系统中Andreev态的量子操纵。然而，共振器的响应变化的Andreev能级，这是费米性质的占用的定量理解，是失踪。在这里，使用Bogoliubov-德Gennes形式主义来描述的弱链接和一般配方的耦合到谐振器，我们计算的位移的谐振器频率作为一个函数的水平占有率和描述如何过渡诱导相或电场微波驱动器。我们应用这种形式主义来分析最近的实验结果，超导原子接触和半导体纳米线约瑟夫森结使用电路QED技术。
2021-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Zeeman effect induced 0-$π$ transitions in ballistic Dirac semimetal Josephson junctions
在约瑟夫森结的夹层中具有有限动量的库珀对的结果之一是$π$结行为。有限动量可以是由于铁磁约瑟夫森结中的交换场，也可以是由于塞曼效应。本文报道了在$_{1-x}$三维狄拉克半金属基约瑟夫森结中观察到塞曼效应引起的0- $π$跃迁。来自在结的平面中施加的磁场的塞曼效应的大g因子允许将约瑟夫森结从0调节到$π$状态。这一点通过非对称超导量子干涉装置（SQUID）的外加磁场对临界电流调制的符号变化来揭示。此外，我们直接测量非正弦电流相位关系的非对称SQUID，符合弹道约瑟夫森输运模型。
2019-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dipole-dipole interaction of Josephson diamagnetic moments
在两个团簇的模型系统（每个团簇包含三个弱连接的超导晶粒）中，考虑了约瑟夫森抗磁矩之间的偶极-偶极相互作用的作用。所得到的临界电流的符号示出依赖于集群之间的取向，允许0和$π$型结的行为。模型预测的实验验证的可能性进行了讨论。
1999-05-24 cond-mat.supr-con
Anomalous phase shift in a Josephson junction via an antiferromagnetic interlayer
对S/AF/S约瑟夫森结中存在Rashba SO耦合时的反常基态相移进行了预测和数值研究。发现这是S/AF界面处未补偿的磁矩的结果。异常相移表现出强烈的依赖性的值的SO耦合和亚晶格磁化的同时存在的稳定和亚稳分支。通过对界面未补偿磁矩取向的依赖，它强烈地依赖于Neel矢量相对于S/AF界面的取向，这为在Josephson系统中利用超电流控制Neel矢量开辟了一条途径。
2019-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Controllable manipulation and entanglement of macroscopic quantum states in coupled charge qubits
我们提出了一种实验上可行的方法来耦合约瑟夫森电荷量子比特，产生和检测宏观纠缠态。在量子比特电路中使用了一个大结超导量子干涉器件来实现量子比特的耦合和读出。此外，我们还明确地展示了如何在耦合量子比特系统中实现微波辅助的宏观纠缠。
2003-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Ballistic Josephson junctions in the presence of generic spin dependent fields
研究了自旋分裂场和自旋轨道耦合作用下的弹道约瑟夫森结。得到了准经典格林函数的一般表达式，并利用它分析了自旋织构正常金属（N）和单重态超导体（S）之间的邻近效应的几个方面。特别是，我们表明，态密度可能会显示出零能量峰，这是一个通用的后果，自旋相关的耦合异质结构。此外，我们还得到了SNS结构中的自旋电流和感应磁矩，并讨论了超导相和自旋自由度之间的耦合对磁化强度的可能的相干操纵。我们的理论预测自旋积累在S/N界面，和横向自旋电流垂直于结界面流动。这些发现中的一些可以根据非阿贝尔静电学来理解。
2016-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Eddy currents and current reversal in curved magnetic thin-film Josephson junctions
Norwegian University of Science and Technology NTNU（挪威科技大学）
研究弯曲磁性薄膜约瑟夫森结中电流相关问题，提出广义格林函数方法计算扩散输运，展示了曲率和距离对超导配对转换及电流密度分布的影响，包括电流密度操纵、涡电流和电流反转等。
2026-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum state engineering with Josephson-junction devices
本文综述了约瑟夫森结器件在量子态工程方面的理论和实验研究进展。量子计算的概念刺激了该领域的活动增加。约瑟夫森系统的电荷或相位（通量）都可以作为量子自由度，它们的量子态可以通过电压和电流脉冲进行相干操纵。因此，它们可以充当量子位，并且可以执行量子逻辑门。它们的相位相干时间有限，例如，通过控制电路中的电磁波动，足够长以允许一系列这些操纵。详细分析了由单电子晶体管、SQUID或进一步的纳米电子器件执行的量子测量过程。
2000-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Phase-tunable Josephson thermal router
自热力学第一次研究以来，热传输一直是理解任何热系统的关键因素。量子力学为控制热流引入了新的吸引人的成分，例如超导凝聚体的长程相干性。相位相干热电子学是纳米科学的一个年轻领域，利用后者来实现约瑟夫森热干涉仪，该干涉仪可以控制作为外部磁通量的函数的电子热流。到目前为止，只有一个输出温度已经被调制，而允许在不同的水库之间分配热通量的多端设备仍然缺失。在这里，我们报告的实验实现的相位可调热路由器能够控制两个终端之间的热传递驻留在不同的温度。由于约瑟夫森效应，我们的结构允许调节输出电极之间的热梯度，直到达到其反转。与干涉仪、热二极管和热存储器一起，热路由器代表了非线性电子器件热转换和实现热电子逻辑元件的基本步骤。
2017-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson Effect in Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov Superconductors
由于超导序参量动量的差异，在Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov（FFLO）超导体和常规BCS超导体之间的约瑟夫森结中的约瑟夫森电流被抑制。我们表明，约瑟夫森电流可以恢复通过施加磁场在结。发生超电流恢复的场强和方向取决于FFLO状态下序参量的动量和结构。因此，约瑟夫森效应提供了一种明确的方式来检测FFLO状态的存在，并测量序参量的动量。
1999-12-20 cond-mat.supr-con
Tunability of Excited-State Energy Levels of Four-Josephson-Junction Circuit in Crossover from Double-Well to Single-Well Potential
双环四约瑟夫森结（4-JJ）通量量子位是可调谐量子位，其中电势分布可以经由两个施加的磁通量原位变化。这提供了对状态转换的高级别控制。在这里，我们报告这个系统上的光谱测量的结果。我们观察到与第一和第二激发态相关的微波共振。还观察到最可能归因于第三激发态的共振分支。这些能级的激发能谱与使用两相有效哈密顿量进行的简化计算的结果定性一致。在这项研究中的三个最低水平的特点可能会允许新的应用程序，包括那些在理论上提出了过去。我们的分析表明，潜在的表现出交叉从常用的双阱制度的新颖的单阱制度。这表明了使用简单技术在单阱机制中操纵和读出3-JJ（和4-JJ）量子位的可能性。
2011-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Diode effect in Josephson junctions with a single magnetic atom
本文在扫描隧道显微镜中构建原子尺度Pb–Pb约瑟夫森结，发现插入单个磁性原子可诱导非互易超电流，并揭示其源于YSR态准粒子电流，为原子尺度超导二极管及单原子调控开辟新途径。
2022-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Hybridization of Spin and Plasma Waves in Josephson Tunnel Junctions Containing a Ferromagnetic Layer
本文研究了具有薄铁磁层的隧道约瑟夫森结[超导体-绝缘体-铁磁体-超导体（SIFS）结]的动力学。在导出的超导相位和磁矩方程的基础上，我们分析了系统中的集体激发，发现了一种新的类等离子体波和自旋波的混合模式。后者在表征系统的广泛参数范围内耦合在一起。利用描述集体模的解，我们证明了除了Fiske台阶外，由于铁磁层中磁矩M的振荡，I-V特性曲线上还出现了新的峰。因此，通过测量SIFS结的I-V曲线，可以提取关于铁磁体F中自旋激发谱的信息。
2009-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
A cryogenic memory element based on an anomalous Josephson junction
提出基于横向铁磁约瑟夫森结的非易失性低温存储元件，利用磁电效应实现电流脉冲切换磁化方向，并研究了热噪声影响、切换参数及非破坏性读出与电压门控保护方案。
2025-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Collective magnetic and plasma excitations in Josephson $ψ$ junctions
研究表明，半金属（HM）弱连接通过铁磁（F）层耦合到超导（S）电极的Josephson $ψ$结具有磁矩和Josephson相的集体激发.这导致铁磁共振频率的偏移、电流-电压特性的异常以及F层中额外的磁各向异性的出现。与以前研究的S/F/S结相反，即使在长波长限制下，磁模式和等离子体模式之间的耦合也会出现。这种耦合被证明是使可控的磁化反转在F层由直流电流脉冲，提供了有效的机制，磁矩操纵的超导自旋电子学设备。
2021-10-05 cond-mat.supr-con
Spin-polarized Josephson current induced by inhomogeneous altermagnetic interlayers
Tianjin University（天津大学）；Okayama University（冈山大学）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Uppsala University（乌普萨拉大学）；Nagoya University（名古屋大学）
研究通过不均匀反磁中间层设计无耗散自旋超流体，发现自旋极化约瑟夫森电流与反磁层取向角密切相关，抑制了单层破对称，增强了临界电流并消除了0-π转变。
2026-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
On wireless connection between Josephson qubits
通过将循环约瑟夫森电流诱导的抗磁矩归因于SQUID型三能级量子比特，提出了仅基于它们的磁矩之间的偶极-偶极相互作用的量子比特之间的无线连接。模型参数的估计表明，相当乐观的可能性，实验实现建议的耦合方案。
2009-03-26 cond-mat.supr-con
Magnetization reversal by superconducting current in $φ_0$ Josephson junctions
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。我们的磁矩动力学模拟表明，通过施加一个电流脉冲，我们可以实现完全磁化反转。根据约瑟夫森结和脉冲参数的变化，特别是电流脉冲幅度、磁化衰减和自旋轨道相互作用，提出了不同的完全磁化反转方案。我们讨论了探测$φ_0$结中磁化反转的实验。
2017-04-17 cond-mat.supr-con
Scanning Gate Microscopy Modulation of Supercurrent in Graphene Josephson Junctions
Istituto Nanoscienze–CNR, NEST-Scuola Normale Superiore（意大利国家研究委员会纳米科学研究所，NEST-比萨高等师范学校）；Dipartimento di Fisica, Università di Genova（热那亚大学物理系）；CNR-SPIN（意大利国家研究委员会自旋物理学研究所）；Center for Nanotechnology Innovation, Laboratorio NEST, Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工大学NEST纳米技术创新中心）；Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science（日本物质材料研究机构电子与光学材料研究中心）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（日本物质材料研究机构材料纳米构造研究中心）
本研究采用扫描门显微镜探究hBN封装的铌接触石墨烯约瑟夫森结的超导电流调制，实验与数值模拟吻合，为超导现象局域操控奠定基础。
2026-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Controllable magnetic states in chains of coupled phi-0 Josephson junctions with ferromagnetic weak links
本文研究φ0约瑟夫森结链的磁性质，发现其表现为n能级系统，能级能量由磁矩投影决定，且可通过电学手段控制能级顺序，总磁矩可由超电流完全控制，响应具有非局域性。
2024-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson Current between Triplet and Singlet Superconductors
研究了三重态和单重态超导体之间的约瑟夫森效应。由于自旋三重态超导体中的自旋-轨道耦合，约瑟夫森电流可以在三重态超导体和单重态超导体之间流动，但只有当三重态超导体具有$L_z=-S_z=\pm 1$时，约瑟夫森电流才是有限的，其中$L_z$和$S_z$分别是三重态库珀对的轨道角动量和自旋角动量的垂直分量。通过考虑非幺正三重态，研究了最近观察到的通过UPt $_3$和Nb之间的约瑟夫森结的临界电流的温度和取向依赖性。
1998-09-30 cond-mat.supr-con
Josephson diode effect from Cooper pair momentum in a topological semimetal
在外加磁场作用下，非中心对称超导体中的库珀对可以获得有限动量。最近的理论预测，这种有限动量配对可以导致不对称的临界电流，其中无耗散的超电流可以沿着一个方向流动，但不能相反。然而，迄今为止尚未观察到这一点。在这里，我们报告了一个巨大的约瑟夫森二极管效应（JDE）的发现在约瑟夫森结形成的第二类狄拉克半金属，NiTe 2。一个显著特征是临界电流的不对称性敏感地取决于所施加的磁场的大小和方向，并且当磁场垂直于电流并且仅为10 mT的量级时，达到其最大值~60%。此外，随着场的增加，不对称性改变了几次符号。这些特征占在理论模型的基础上有限动量库珀配对来自自旋螺旋拓扑表面状态，在一个中心对称的系统。有限对动量进一步建立，并确定其值，从在面内磁场下的干涉图案的演变。观察到的临界电流的巨大幅度的不对称性及其潜在机制的明确阐述铺平了道路，以建立新的超导计算设备使用约瑟夫森二极管效应。
2021-12-21 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
Edge-induced pairing states in a Josephson junction through a spin-polarized quantum anomalous Hall insulator
尽管量子霍尔系统的手征边缘模对超导邻近效应具有鲁棒性，但在适当的设置下，库珀对可以穿透手征边缘沟道并携带约瑟夫森电流。我们从符合手征边缘模的对对称性角度研究了自旋极化的量子反常霍尔绝缘体（QAHI）的约瑟夫森结，其Chern数为$ν=1$，连接常规超导体.诱导配对态是等自旋三重态，是偶数和奇数频率分量的组合，非局部扩展，具有有限动量$2k_F$。等自旋三重态配对的签名通过对界面磁化方向的依赖来确认，并且通过异常格林函数的空间轮廓来确认有限动量配对状态的签名。在存在无序的情况下，手征边缘模的鲁棒性导致临界电流和平衡相位差对无序组态的高灵敏度，这是由载流通道的干扰引起的。用简化的解析模型对格点模型的数值计算进行了检验。
2021-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson junctions of topological nodal superconductors
过渡金属二硫属化合物（TMD）由于其强的自旋轨道耦合和对面内磁场的稳定性，为研究非常规超导提供了一个独特的平台。最近的一项研究发现，当施加到超导单层TMD的面内场增加到超过泡利临界极限时，量子相变发生到拓扑节点超导相，其具有Majorana平坦带。我们研究了这种结状超导体在约瑟夫森结几何中的电流-相位关系。我们发现，节点超导性与能量相位关系，取决于横向于电流方向的动量，与$4π$周期性之间的节点对。我们解释这种响应作为一系列的量子相变的结果，由横向动量，分离的拓扑平凡阶段和两个不同的拓扑非平凡阶段，其特征在于不同的绕组不变量驱动。这一分析揭示了马约拉纳平坦带的稳定性，以破坏扰动。
2022-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson current signatures of the Majorana flat bands on the surface of time-reversal-invariant Weyl and Dirac semimetals
线性约瑟夫森结介导的表面状态的时间反演不变的外尔或狄拉克半金属本地化马约拉纳平坦带的时间反演对称性的保护。结果表明，约瑟夫森电流在$π$相位差处表现出不连续的跳跃，这可以作为Majorana带的实验特征。跳跃的幅度与结宽度和外尔节点之间的动量空间距离成正比。它还表现出一个特性依赖于结的方向。我们证明了跳跃对非零温度和弱非磁无序的影响是鲁棒的。
2017-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Originality of resonance and locking phenomena in SFS $φ_0$ Josephson junction
BLTP, JINR（布利特洛夫核物理研究所）；JINR（杜布纳联合核研究所）；Department of Physics, Faculty of Science, Cairo University（开罗大学理学院物理系）；Dubna State University（杜布纳国立大学）
研究揭示了SFS φ₀约瑟夫森结中两种铁磁共振的实现与相互作用，探讨了外部电磁辐射和参数变化下共振类型的转变，展示了双同步现象及应用潜力。
2026-02-16 cond-mat.supr-con
Andreev bound states and supercurrent in an unconventional superconductor-altermagnetic Josephson junction
本文研究了含交变磁体的d波超导约瑟夫森结中安德烈夫束缚态与超流特性，揭示了节点谱、π位移及非正弦电流-相位关系，并展示通过调节AM层参数可调控零超流相位差。
2025-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Optical Manipulation of Single Flux Quanta
磁场可以以Abrikosov涡旋的形式渗透到II型超导体中，Abrikosov涡旋是由循环的超导电流包围的磁通量管，通常被捕获在称为钉扎位置的缺陷处。尽管涡旋物质的平均性质可以通过磁场、温度或电流来调节，但对单个涡旋的处理仍然具有挑战性，并且仅通过复杂的磁力、超导量子干涉装置或应变诱导扫描局部探针显微镜来证明。在这里，我们介绍了一种远场光学方法，该方法基于用聚焦激光束局部加热超导体，以实现对单个Abrikosov涡旋的快速，精确和非侵入性操作，与光镊相同。这种简单的方法提供了完美的基础，雕塑的磁通量分布在超导设备，如涡流透镜或涡流清洁器，而不诉诸静态钉扎或棘轮效应。由于单个涡旋可以引起约瑟夫森相移，因此我们的方法也为约瑟夫森结的快速光学驱动铺平了道路，具有潜在的大规模并行操作。
2016-08-26 cond-mat.supr-con physics.optics
Tunability of Andreev levels in a spin-active Ising Superconductor/Half Metal Josephson junction
利用Bogoliubov-de Gennes方程研究了具有自旋激活界面的洁净Ising超导体（ISC）/半金属（HM）/Ising超导体（ISC）约瑟夫森结中的Andreev能级、超导电流和隧穿电导。从理论上研究了ISC的自旋混合、自旋翻转和自旋轨道耦合对透明和不透明势垒极限下的Andreev束缚态谱、电流相位关系和隧穿电导的影响。由于ISC的SOC和不同势垒磁矩的$0 - π$跃迁，我们观察到Andreev能级的额外分裂。此外，不同的$ϕ$结可以通过调节势垒磁矩的强度和自旋失配角来实现。此外，对于比ISC的化学势强的SOC，也可以使用合适的控制参数来实现可能的$0 - π$转变。自旋混合和自旋翻转过程与SOC的相互作用也可以主机马约拉纳模式在拟议的系统。隧道电导被发现是依赖于自旋失配角。此外，一个有限的子间隙电导观察到，这表明不同的概率Andreev反射的电子和空穴在SOC的存在下。此外，观察到异常Andreev水平为不同的HM长度尺度，标志着其作用的$ϕ$ -相位约瑟夫森结的可调谐性。
2023-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Angular dependence of Josephson currents in unconventional superconducting junctions
在描述界面粗糙度影响的模型下，对非常规超导体结中的约瑟夫森效应进行了理论研究。讨论了d波超导体/绝缘体/d波超导体结中常用的Sigrist-Rice约瑟夫森电流公式的适用性问题。我们表明，虽然SR公式是不适用的弹道的情况下，它的工作以及粗糙的界面时，扩散正常的金属区域之间存在的d波超导体和绝缘体。结果表明，SR的方法只考虑的d-波对潜在的分量对称相对于周围的垂直于界面的平面反演。对于具有任意角动量l的一般非常规超导体，也可以导出类似的公式。
2006-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Momentum-Space AC Josephson Effect and Intervalley Coherence in Multilayer Graphene
本文提出多层石墨烯谷间相干态在静态磁场下会产生动量空间中的AC约瑟夫森效应，表现为振荡谷间电流和可探测的AC霍尔效应，并计算了菱方三层石墨烯中约12 GHz的轨道磁化振荡频率。
2025-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electrical control of magnetization in S/F/S junctions on a 3D topological insulator
具有铁磁夹层和自旋轨道耦合的约瑟夫森结中约瑟夫森能量对磁化方向的强烈依赖性为通过约瑟夫森电流或约瑟夫森相位控制磁化提供了一种途径。本文研究了三维拓扑绝缘体表面的超导体/铁磁体/超导体（S/F/S）约瑟夫森结的磁化控制问题。由于这些狄拉克准粒子的自旋-动量锁定，实现了约瑟夫森电流-相位关系对磁化方向的强烈依赖。它表明，这可能会导致分裂的铁磁体的易轴在电压驱动制度。我们表明，这种分裂可以导致非常规的四重简并铁磁态的稳定。
2019-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonlinear Dynamics in a Magnetic Josephson Junction
我们从理论上考虑由具有强自旋-轨道相互作用的铁磁间隔层或磁自旋阀形成的约瑟夫森结，即，具有一个静态层和一个自由层的双层。电子自旋输运促进了磁矩和电荷电流之间的非线性动力学耦合，其中包括正常和超流分量。通过唯象地添加反应和耗散的相互作用（由结构和Onsager对称性指导），我们构建了磁转矩和电荷泵，其微观起源也进行了讨论。我们的耦合非线性系统的稳定性分析产生了丰富的相图不动点，极限环，和准周期状态。我们的研究结果减少到已知的相图电流偏置的约瑟夫森结，一方面，和自旋扭矩驱动的磁性薄膜，另一方面，在没有耦合之间的磁性和超导序参量。
2011-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson diode effect via a non-equilibrium Rashba system
Advanced Science Research Center, Japan Atomic Energy Agency（日本原子能机构先进科学研究中心）；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所 emergent matter 科学中心）
研究揭示非平衡Rashba系统在电流偏置下产生约瑟夫森二极管效应的机制，通过隧道哈密顿量建模，发现磁场所致的非平衡态导致耦合不对称，其强度与电极间距、磁场和自旋轨道耦合强度相关。
2026-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Single Channel Josephson Effect in a High Transmission Atomic Contact
扫描隧道显微镜（STM）中的Josephson效应是通过Ambegaokar-Baratoff（AB）关系在局域尺度上探测超导序参量性质的一个很好的工具。使用单原子接触原子操作的手段创建，我们证明，在一个单一的传输通道的极端情况下，通过原子结修改的电流相位关系导致显着偏离线性AB公式有关的临界电流所涉及的间隙参数。由于结电容的充电能量不能忽略，我们利用任意沟道传输的完整电流-相位关系，在动态库仑阻塞机制中模拟约瑟夫森效应。我们发现与实验数据非常吻合。将电流-相位关系投影到电荷转移算符上表明，在高透射率下可能发生多个库珀对隧穿。这些偏差在Josephson-STM中变得不可忽略，例如，当扫描单个吸附原子时。
2018-10-24 cond-mat.supr-con
Light Interaction With a Space-Time-Modulated Josephson Junction Array and Application to Angular-Frequency Beam Multiplexing
本文研究电磁波与时空调制约瑟夫森结阵列的相互作用，提出完整数学框架，实现四维光操控及角频率波束复用，对超导量子技术、无线通信和雷达等领域具有重要意义。
2025-01-03 cond-mat.supr-con physics.optics
Locking of magnetization and Josephson oscillations at ferromagnetic resonance in $φ_0$ junction under external radiation
我们证明了在$ φ_0 $约瑟夫森结中，通过铁磁共振区的约瑟夫森振荡，外电磁辐射可以锁定磁旋进。这导致磁化强度对偏置电流的依赖性的阶跃，其位置由辐射频率和谐振曲线的形状确定。在具有强自旋轨道耦合的结中，具有负微分电阻的状态出现在IV特性上，导致额外的锁定步骤。详细研究了电压和磁化强度的时间依赖性及其傅里叶变换，结果表明，相应的振荡与第一步的振荡具有相同的频率，但它们具有不同的振幅和对辐射频率的不同依赖性。这使得不仅可以控制频率，而且可以控制锁定区域中的磁旋进的幅度。它为诸如反常约瑟夫森结等混合系统中磁矩的控制和操纵开辟了独特的前景。
2022-01-12 cond-mat.supr-con
Parallel simulation of the magnetic moment reversal within the $ϕ_0$-Josephson junction model
本研究针对$\phi_0$-Josephson结模型中的磁化反转畴结构，采用两步Gauss-Legendre方法数值求解对应非线性常微分方程组的柯西问题，开发了基于MPI和OpenMP的两种并行实现并验证了效率，同时探究了铁磁共振频率对畴构型的影响。
2023-08-23 cond-mat.supr-con
Phase-Controlled Majorana Zero Modes in Altermagnetic Topological-Insulator Josephson Junctions
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Tsung-Dao Lee Institute（李政道研究所）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院）；High Magnetic Field Laboratory, HFIPS, Chinese Academy of Sciences（中国科学院合肥物质科学研究院高磁场实验室）；College of Physics and Optoelectronic Engineering, Department of Physics, Jinan University（暨南大学物理与光电工程学院）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究中心）
本文提出在交错磁拓扑绝缘体约瑟夫森结中，利用相位偏置控制拓扑超导性，实现马约拉纳零模的空间调控，无需精细调节化学势。
2026-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Subgap modes in two-dimensional magnetic Josephson junctions
我们考虑二维超导体/铁磁体/超导体结，并研究沿结界面的亚能隙模式。亚能隙模表现出类似于Yu-Shiba-Rusinov态的特征，这些特征起源于磁结中超导性和铁磁性之间的相互作用。的subgap模式的色散关系示出了定性不同的配置文件取决于铁磁体的传输状态（金属，半金属，或绝缘）。随着铁磁体中的自旋分裂增加，子带隙模式在穿过结的约瑟夫森电流中引起$0$ - $π$跃迁，其中约瑟夫森电流密度强烈地取决于沿着结界面的动量（即，入射电流的方向）。对于干净的超导体-铁磁体界面（即，超导体和铁磁体之间的强耦合），亚能隙模式发展出平坦的准粒子带，其允许沿着非均匀磁性结设计亚能隙模式的波函数。
2022-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Limits of Thermal Conductance Quantization in Chiral Topological Josephson Junctions
Julius-Maximilians-Universität Würzburg（维尔茨堡大学）；University of Augsburg（奥格斯堡大学）
研究揭示了在 chiral 超导约瑟夫森结中，通过调控动量空间结构和几何参数，可实现热导量子化与非局部电导的调控。
2026-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson junctions of multiple superconducting wires
我们研究了Andreev束缚态和Josephson电流在$N$超导导线的结中的频谱，该超导导线可能具有$s$ -或$p$ -波配对对称性，并开发了一种基于散射矩阵的形式主义，使我们能够解决跨这种结的传输。对于$N \ge 3$，这是众所周知的，贝里曲率项有助于约瑟夫森电流，我们图表的情况下，这些条款可以有相对较大的影响。对于一个系统的三个$s$ -或三个$p$ -波超导体，我们提供了解析表达式的Andreev束缚态能量和研究约瑟夫森电流响应于一个恒定的电压施加在一根导线，我们发现，在零温度下的集成的量子化的整数倍的$4e^2/h$，其中$e$是电子电荷和$h = 2π\hbar$是普朗克常数。对于一个正弦电流与频率$ω$施加在结中的导线之一，我们发现，夏皮罗平台出现在时间平均电压$\langle V_1 \rangle$在该导线的任何合理的分数倍（相比之下，只有整数倍，在两个导线的结）的$2e \langle V_1 \rangle/(\hbar ω)$。我们还使用我们的形式主义研究两个$p$和一个$s$波线的交界处。我们发现，相应的Andreev束缚态能量依赖于自旋的Bogoliubov准粒子，这产生了净磁矩在这样的结。这些磁矩的时间变化可以通过跨结的外部施加电压来控制。我们讨论可能检验我们理论的实验。
2018-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Thermal noise effects on the magnetization switching of a ferromagnetic anomalous Josephson junction
讨论了热噪声对具有自旋轨道耦合和面外磁化的横向铁磁约瑟夫森结磁响应的影响。铁磁层中的磁矩的方向可以通过使用受控电流脉冲来反转。这种现象是由于耦合流动的充电电流和铁磁体的磁化的磁电效应。我们研究了磁化反转效应与铁磁体的内禀参数，如吉尔伯特阻尼和自旋轨道耦合强度的关系。我们估计的磁化反转时间，并找到快速开关的参数的最佳值。以提高工作温度为目的，我们研究了热涨落对平均稳态磁化强度的影响，并找到了使系统对噪声更具鲁棒性的条件。
2020-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
