Response of thin-film SQUIDs to applied fields and vortex fields: Linear SQUIDs
本文分析了当伦敦穿透深度λ大于超导膜厚度d时，dc SQUID的特性。我们提出了控制相对于SQUID的线性尺寸的任意值Λ= λ^2/d的静态行为的方程。SQUID的临界电流I_c取决于有效通量Φ，即通过围绕中心孔的轮廓的磁通量加上与围绕该轮廓的电流密度的线积分成比例的项。虽然众所周知，SQUID的电感取决于Λ，我们在这里表明，磁通量从施加的字段和涡旋产生的字段到SQUID的中心孔的聚焦也取决于Λ。我们将这种形式应用于宽度为2 w的线性SQUID的最简单情况，该SQUID由一对共面的间隔为2a的长超导带组成，通过两个小约瑟夫森结一端连接到超导电流输入引线，另一端连接到超导引线。这种SQUID的中心区域与超导共面带状线共享许多特性。我们计算了磁场和电流密度分布、电感（包括几何电感和动力学电感）、磁矩以及作为Λ/w和a/w函数的有效面积。
2005-09-25 cond-mat.supr-con
HTS YBCO Resonator Configuration with Coplanar Optimized Flux Concentrator Strongly Coupled to rf SQUID
我们开发了一种新型的磁耦合模块，形成了一个单层超导磁通集中器，这是集成了一个共面谐振器强耦合到高温超导rf-SQUID。三种类型的谐振器，包括一个长的带状线谐振器之间的输入回路和拾取回路的磁通集中器，一个互补的开口环谐振器（CSRR），也是一个螺旋形状的输入回路内进行了探讨。使用有限元法（FEM）模拟的谐振品质因数，以及耦合到SQUID的不同模式的这三种类型的谐振器进行评估。测试了将电子系统耦合到谐振器的几种读出方法，包括电感（线圈）和电容（传输线）耦合，并报告了每个谐振器的最佳读出。在评估的谐振器类型中，具有最佳设计的螺旋形谐振器显示出最高的品质因数（5900）以及在836 MHz的谐振频率下与SQUID的最强耦合（-0.5 dB），使用200 nm厚的超导YBCO在1 mm厚的晶体LaAlO 3衬底上制造。该模块的通量集中器通过其线宽的变化以及其输入回路半径的变化来优化，以获得最大的通量转换效率。
2017-09-25 cond-mat.supr-con physics.app-ph physics.ins-det
A quantum model for rf-SQUIDs based metamaterials enabling 3WM and 4WM Travelling Wave Parametric Amplification
提出了单光子水平下约瑟夫森基超材料三波混频和四波混频的量子模型。所考虑的传输线，即行波约瑟夫森参量放大器（TWJPA），是由一串rf-SQUID组成的双极，其可以被直流电流或磁场偏置以激活3 WM或4 WM非线性。该模型利用哈密顿方法来分析确定的时间演化的系统都在海森堡和相互作用的图片。前者返回放大器增益的解析形式，而后者允许恢复多模态Fock和相干输入态的光子布居的概率分布与时间的关系。的超材料的非线性的依赖性的电路参数在一个集总模型框架，同时评估的实验条件对模型有效性的影响。
2021-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Stochastic resonance in thermally bistable Josephson weak-links and micro-SQUIDs
基于收缩的约瑟夫森弱连接显示出零电压和有限电压两种状态之间的热双稳态。这在实验中表现为弱环节电流电压特性的滞后或电压的随机电报信号。在后一种情况下，在与电报信号中的特征开关频率相匹配的频率处，观察到设备的正弦激励的噪声驱动放大，这是一种称为随机共振的现象。所观察到的行为是理解使用随机共振的两态模型，并利用说明一个增强的信号-噪声比在微SQUID作为磁场传感器。
2021-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Flux-driven Josephson parametric amplifier
我们研制了一种约瑟夫森参量放大器，它由超导共面波导谐振腔和超导量子干涉器件组成。外部场（泵浦，$\sim 20$ GHz）调制穿过dc SQUID的通量，从而调制腔场（信号，$\sim 10$ GHz）的谐振频率，这导致参数信号放大。我们在不同的波段中心操作放大器，并观察到放大（最大17 dB）和去放大取决于泵浦和信号之间的相对相位。噪声温度小于0.87K。
2008-08-10 cond-mat.supr-con
High-gain weakly nonlinear flux-modulated Josephson parametric amplifier using a SQUID-array
我们研制了一种基于超导集总电感LC谐振器的高增益量子限幅微波参量放大器，该谐振器由8个超导量子干涉器件（SQUID）组成。该放大器通过以两倍于谐振器频率调制穿过SQUID的通量来参数泵浦。在5 GHz附近，非简并工作模式下，最大增益为31 dB，乘积幅度增益×带宽大于60 MHz，在20 dB增益下，1 dB压缩点为-123 dBm。相敏放大-去放大也在退化模式下测量，并产生37 dB的最大增益。由于SQUID阵列的非线性较小，所获得的压缩点比具有相同电感的单个SQUID所获得的压缩点高18 dB。
2014-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Current Amplification with Vertical Josephson Interferometers
长期以来已经认识到，注入到双结超导量子干涉器件（SQUID）的部分中的控制电流$I_a$能够产生其临界电流$I_c$的变化，从而可以识别电流增益$g=|dI_c/dI_a|$。我们调查的情况下，大的增益可以通过使用垂直约瑟夫森干涉仪，其特征在于由小回路电感实现。我们讨论了这样一个新的设备，它的性能和它的优点，在以前的作品中使用的平面干涉仪的操作理论。两个潜在的应用程序解决。
2011-05-30 cond-mat.supr-con
Tuning of Strong Nonlinearity in rf SQUID Meta-Atoms
利用互调测量方法研究了自谐振射频超导量子干涉仪（rf-SQUID）亚原子的强非线性特性。先前在零直流磁通量的工作表明，当频率扫过谐振时，IM响应的急剧开始。还观察到较高频率的第二次发作，在IM响应中产生显著的间隙。通过将这些测量扩展到非零直流通量，揭示了新的动态，包括：上述间隙的直流通量可调性，以及rf-SQUID的几何共振附近的增强IM响应。实验观察到的这些功能的理解和理论分析，通过一个稳态的分析模型的组合，和一个完整的数值处理的rf SQUID动态。后者，此外，预测存在的混沌在狭窄的参数制度。了解rf-SQUID超材料中的互调对于产生微波信号的低噪声放大和可调谐滤波器是重要的。
2022-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con nlin.CD
Tunable coupling of transmission-line microwave resonators mediated by an rf SQUID
我们实现了两个超导传输线谐振器之间的可调谐耦合。该耦合由非滞后rf SQUID作为谐振器之间的磁通可调互感来介导。从光谱实验中观察到的模式距离，我们得到的耦合强度范围在-320 MHz和37 MHz之间。在耦合强度约为零的情况下，与耦合开启的情况相比，两个谐振器之间的微波功率交叉传输可以减少近四个数量级。此外，我们通过施加合适的附加驱动音观察到参量放大。
2015-08-28 cond-mat.supr-con quant-ph
Traveling Wave Parametric Amplifier based on a chain of Coupled Asymmetric SQUIDs
提出了一种由耦合的非对称超导量子干涉器件链构成的传输线构成的行波参量放大器。这种传输线的独特性质是其非线性可以用外部磁通量来调谐，甚至可以改变符号。传输线的这一特征可用于在简并四波混频过程中执行相位匹配，该过程可用于在存在强泵浦的情况下对弱信号进行参量放大。TWPA设计的数值模拟已经表明，通过调谐，可以实现相位匹配，并且可以实现作为传输线长度的函数的指数增益。所提出的设计的灵活性可以实现：紧凑的TWPA小于211个单元，信号增益大于20 dB，3 dB带宽大于5.4 GHz，饱和功率高达-98 dBm。这种放大器设计非常适合于量子线路或天文探测器的多路复用读出，其紧凑的配置可以促进片上实现。
2015-09-15 cond-mat.supr-con
Dispersive magnetometry with a quantum limited SQUID parametric amplifier
目前，在测量和操纵纳米级磁体，特别是在量子相干制度的基本和技术的兴趣。为了观察这种系统的动态，人们需要一个磁强计，不仅具有特殊的灵敏度，而且还具有高增益，宽带宽和低反作用。我们展示了一个分散的磁强计组成的两个结SQUID并联集成，集总元件电容器。输入通量信号被编码为施加到磁力计的微波驱动音的相位调制，从而产生单个正交电压信号。对于强驱动功率，谐振器的非线性导致该信号的量子限制、相敏参量放大，这以带宽为代价提高了通量灵敏度。根据驱动器参数，器件性能范围从0.29 \textbf{} $μΦ_{0}$ Hz $^{-\frac{1}{2}}$和20 MHz信号带宽的有效通量噪声到0.14 $μΦ_{0}$ Hz $^{-\frac{1}{2}}$和0.6 MHz带宽的噪声。这些结果与我们的理论模型非常吻合。
2010-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting microwave resonators with non-centrosymmetric nonlinearity
我们从理论和实验两方面研究了在中心导体的不同位置嵌入射频SQUID的开放式共面波导谐振器。这些rf SQUID可以通过外部磁场进行调谐，因此可以表现出具有抑制的克尔非线性的$χ^{(2)}$型非中心对称非线性。我们证明，这种非线性允许有效的混合的$λ/2$和$λ$模式在腔中，从而使各种参数效应与三波混频。这些效应是二次谐波产生、半色调产生、简并区和非简并区的参量放大以及简并区的退放大。
2022-04-21 cond-mat.supr-con
Mutual Inductance Sensing SQUID: Cryogenic microcalorimeter based on mutual inductance readout of superconducting temperature sensors
Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）；Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) Braunschweig（德国联邦物理技术研究院（不伦瑞克））
提出基于互感读出的新型SQUID微 calorimeter，利用超导体接近临界温度时磁渗透深度的强温度依赖性，实现高能分辨率的X射线光谱检测。
2026-04-28 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Parametric amplification in a Kerr Oscillator based on Ne FIB Nanobridges
University College London（伦敦大学学院）；National Physical Laboratory（英国国家物理实验室）
本研究制备嵌入Nb纳米桥DC SQUID的Nb基CPW谐振器，通过双音光谱法研究其非线性行为，实现15 dB参量放大，验证了克尔非线性振荡器模型并提出设计改进方向。
2026-09-01 cond-mat.supr-con quant-ph
Parametrically enhanced interactions and non-trivial bath dynamics in a photon-pressure Kerr amplifier
两个超导电路之间的光子压力耦合是一个很有前途的平台，研究辐射压力耦合在新的参数制度和射频（RF）量子光子学和量子限制RF传感的发展。到目前为止，光子-压力耦合电路的本征约瑟夫森非线性还没有被认为是增强器件或新实验方案的潜在资源。在这里，我们实现了一个射频电路和微波腔之间的光子压力耦合，其中包含超导量子干涉器件（SQUID），它可以作为约瑟夫森参量放大器（JPA）操作。我们证明了一个基于克尔的增强的光子压力单光子耦合率和一个数量级的放大器制度的协同性的增加。此外，我们的特征上转换和克尔放大的残余热波动的RF电路，并观察到腔内放大降低了测量的不精确性。最后，我们证明，RF模式边带冷却是令人惊讶的不限于有效的放大器模式温度所产生的量子噪声放大，我们解释了非平凡浴动力学由于两个阶段的放大过程。我们的研究结果表明，如何克尔非线性，特别是约瑟夫森参量放大可以被用作增强的光子压力系统和克尔腔光学力学的资源。
2022-03-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Bimodal Approach for Noise Figures of Merit Evaluation in Quantum-Limited Josephson Traveling Wave Parametric Amplifiers
超低噪声微波放大器的出现彻底改变了几个需要量子限制技术的研究领域。利用线性相位保持放大器的理论双峰描述，在本文中，我们分析了模型架构的一些固有特性（即，基于rf-SQUID的约瑟夫森行波参量放大器）在放大和噪声产生方面的关键案例研究输入状态（Fock和相干）。此外，我们提出了一个分析的输出信号时，热噪声波动的参数放大机制饲料的设备。
2021-12-29 cond-mat.supr-con
Nondegenerate parametric oscillations in a tunable superconducting resonator
本文研究了超导量子干涉器端接的多模超导微波谐振腔中的非简并参量振荡。通过以接近两个谐振器模式频率之和的频率调制通过SQUID的磁通量来实现参数效应。对于超过不稳定阈值的调制幅度，在这两种模式中观察到自持振荡。这些振荡的振幅显示出良好的定量协议与理论模型。振荡相位被发现是相关的，并表现出强烈的波动，拓宽了振荡谱线宽度。这些线宽显着减少，通过施加一个弱的谐振音，这也抑制了相位波动。当弱音失谐时，我们观察到振荡频率与输入频率的同步。对于失谐输入，我们还观察到三个空闲出现在输出。这一观察结果与相干输入的四模放大和压缩理论相一致。
2018-01-14 cond-mat.supr-con quant-ph
Characterization of Nuclear Magnetism at Ultralow and Zero Field using SQUIDs
本研究利用SQUID的宽频高灵敏度特性，设计SABRE-SHEATH技术的超极化反应器，实现[1-¹³C]丙酮酸盐的超极化，验证了在超低磁场下无扰动直接观测核磁信号的可行性。
2024-12-20 cond-mat.supr-con quant-ph
Magnetic Phase Control of a Thick SNS Weak Link: Proposed experimental scheme
该研究提出了一种实验方案，通过强相-磁通耦合实现厚SNS弱连接的磁相控制，展示了其在超导量子电路中的应用潜力。
2025-11-26 cond-mat.supr-con
Phase-sensitive cascade quantum amplifier with nearly noiseless operation
Aalto University（阿尔托大学）；VTT Technical Research Centre of Finland Ltd（芬兰技术研究中心有限公司）
本研究对比基于SQUID的约瑟夫森参量放大器（JPA）的保相与相敏工作模式，采用JPA-TWPA级联放大方案测得相敏模式下噪声温度远低于标准量子极限，为量子器件的高保真直接探测提供了新途径。
2026-08-27 cond-mat.supr-con quant-ph
Kinetic inductance traveling wave amplifier designs for practical microwave readout applications
针对KIT难集成、泵浦功率需求高的问题，提出采用薄NbTiN薄膜和倒置微带线的新型KIT设计，实现10dB以上增益、5.5-7.25GHz带宽，系统附加噪声不超3个量子，可用于实用微波读出。
2024-12-13 cond-mat.supr-con quant-ph
