Energy spectrum and current-phase relation of a nanowire Josephson junction close to the topological transition
一个半导体纳米线接近的$s$波超导体可以调整到一个拓扑状态，通过施加磁场。这种量子相变的标志是在导线两端出现马约拉纳零模。在两个纳米线之间的结处的Majorana模式的融合导致$4π$ -周期性约瑟夫森效应。我们阐明如何在高度透明的短纳米线结的拓扑相变的$4π$周期性出现。由于高的传输系数，来自不同导线的马约拉纳零模强烈耦合，由邻近诱导的，场无关的配对势设置的能量尺度。同时，超导关联和塞曼分裂之间的竞争所定义的拓扑谱隙在跃迁点附近变窄。由此产生的杂交的融合马约拉纳状态的光谱连续强烈影响电子的状态密度在结和约瑟夫森能量。我们研究了这种杂交的表现形式在约瑟夫森电流的能谱和相位依赖性。我们查明实验观察到的签名的拓扑相变，重点与弱反向散射的交界处。
2019-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson current via spin and orbital states of a tunable double quantum dot
实验研究了对称性可调的双量子点（DQD）约瑟夫森结中超导电流的输运。量子点是平行耦合到两个超导接触，并可以调整之间的强点间杂交和环的几何形状，其中杂交被抑制。在这两种情况下，当两个相互作用的轨道要么是空的，要么充满了自旋，或者两者兼而有之时，我们都观察到了超电流。然而，当每个量子点都有一个不成对的自旋时，超电流取决于自旋的基态。在零外磁场下，对于自旋三重态基态的环状结构，它被强烈抑制。通过增加量子点杂化，我们发现当基态转变为自旋单态时，会出现超导电流。一般来说，超导电流在自旋二重态基态的情况下会被抑制，但在轨道简并时会出现一个例外，当系统拥有一个额外的自旋时，而不是三个，指向破缺的粒子-空穴对称性。
2022-12-13 cond-mat.mes-hall
Josephson diode effect in multichannel Rashba nanowires: Role of inter-subband coupling
Indian Institute of Technology, Kanpur（坎普尔印度理工学院）
研究多通道Rashba纳米线约瑟夫森结中的二极管效应，揭示子带耦合对拓扑相图和二极管响应的影响，发现子带混合可增强二极管效率并实现非反向超导传输优化。
2026-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum-Dot Parity Effects in Trivial and Topological Josephson Junctions
约瑟夫森结中的奇占据量子点可以翻转传输相位，产生π结。当结耦合拓扑超导体时，预期没有相位翻转。我们在一个全壳层混合干涉仪中研究了这一点和相关的影响，使用栅极电压来控制点结宇称和轴向磁通量来控制从平凡到拓扑超导的过渡。增强的零偏压电导和奇宇称的拓扑相位的临界电流反映了杂交的限制自旋与零能量模式的领导。
2020-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonlocal Josephson effect in Andreev molecules
我们提出了“Andreev分子”，一个由两个紧密排列的约瑟夫森结组成的人工量子系统。Andreev分子中的约瑟夫森结之间的耦合通过结的“原子”轨道的重叠和杂化发生，Andreev束缚态。一个惊人的结果是，流经一个结的超导电流取决于另一个结上的超导相位差。利用Bogolubiov-de-Gennes形式，我们导出了任意分离的能谱和非局域电流-相位关系。我们证明了创建一个$φ$结的可能性，并提出实验来验证我们的预测。Andreev分子在量子信息、计量学、传感和分子模拟等方面具有潜在的应用前景。
2019-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin-polarized Andreev molecules and anomalous nonlocal Josephson effects in altermagnetic junctions
Uppsala University（乌普萨拉大学）
本研究通过弱耦合下的d波异磁性，揭示了自旋极化安德里亚分子在非局部约瑟夫森效应中的作用，实现了可调的非局部约瑟夫森二极管效应。
2026-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quartet Tomography in Multiterminal Josephson Junctions
本研究探讨了混合多端约瑟夫森结中四重态的探测，通过量子点模型严格提取其对电流-相位关系的贡献，提出在Andreev束缚态谱中直接识别四重态的方法，并在InAs/Al异质结构实验中验证了四重态的存在。
2025-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetic-field-free parity-protected qubit based on a narrow altermagnet Josephson junction
AGH University of Krakow（克拉科夫AGH科技大学）
本文提出一种基于窄交错磁体约瑟夫森结的无磁场宇称保护超导量子比特altermon，通过横向电场调控实现，利用d波交错磁对称性产生独特能谱特性。
2026-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity and Josephson effects in microstructures based on multiband superconductors
20世纪50年代出现的多带超导性长期以来一直被认为是BCS理论推广到两带情况的近似模型，以便更准确地定量描述铜酸盐、重费米子化合物、金属碳化硼、富勒烯化物、由于它们复杂的分段连续费米面，然而，2001年在二硼化镁和2008年在铁氧磷族化物和硫属化物中发现超导态的多带结构，导致了许多论文的出现，其中传统的单带s波超导体众所周知的效应和不同的依赖关系被重新研究。这些研究的主要目的是揭示序参量的对称性类型，从而为这些超导体中的库珀配对机制提供重要信息。相敏技术是获得多带超导体中序参量对称性信息的最有效方法之一。本文综述了多带超导体与正常金属、绝缘体和其它超导体接触系统中邻近效应和约瑟夫森效应的理论和实验研究结果。
2017-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Demonstration of nonlocal Josephson effect in Andreev molecules
本文通过测量共享超导电极的平面约瑟夫森结，展示了由Andreev束缚态杂化形成的非局域约瑟夫森效应，并实现了可静电和磁调谐的$φ_0$-结，为混合量子器件提供了新的耦合方案。
2023-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Numerical study of pi-junction using spin filtering barriers
通过考虑铁磁绝缘体的能带结构，数值研究了铁磁绝缘体中的约瑟夫森输运。通过使用递归格林函数方法，我们发现在完全自旋极化FI（FPFI）的情况下，例如，La $_2$ BaCuO $_5$。此外，0-π转变诱导通过增加FPFI的厚度。另一方面，在Eu的导电d和定域f电子之间的强d-f杂化的情况下，通过Eu硫族化物的约瑟夫森电流显示出π结行为。这种基于FI的约瑟夫森结可能成为未来量子信息器件架构中的一个元素。
2010-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Flux-tunable Josephson Effect in a Four-Terminal Junction
本研究基于InSbAs二维电子气构建相位可调四端约瑟夫森结，观测到非局域约瑟夫森效应，同时发现两端结阵列可复现多端结的多数电流-相位特征，指出该特征不足以作为安德列夫束缚态杂化引发的真多端约瑟夫森效应的证据。
2023-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Conductance quantization in topological Josephson trijunctions
在两个超导体之间的结中流动的约瑟夫森电流是宏观量子相干性的显著表现，在计量学和量子信息中具有应用。这种平衡电流与结中Andreev态的形成有关，Andreev态的能量周期性地依赖于超导相位差。拓扑学成为预测Andreev态奇异性质的指南。特别是，拓扑超导体在其末端具有马约拉纳模式。然后，在与这样的引线的结中，两个马约拉纳模式的杂交导致Andreev状态与其能量相位依赖性的周期加倍。此外，拓扑保护的交叉点之间的Andreev状态的结有两个以上的引线可以通过一个量化的量子化的量子化。这一预测激发了最近制造多终端连接的努力。在这里，我们结合这两种拓扑效应来预测一个强大的非零量化的三角形拓扑线索。这种装置被设想通过它们的编织来揭示马约拉纳状态的任何性质。我们的预测可以用来评估一个给定的结确实适合执行其编织功能。
2021-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
A topological Josephson junction platform for creating, manipulating, and braiding Majorana bound states
作为对确定平台，其中马约拉纳束缚态可以实现和操纵，以执行量子位操作的激烈努力的一部分，我们提出了一个拓扑约瑟夫森结架构，实现这些功能，可以实验实现。该平台使用沉积在拓扑绝缘体膜上的常规超导电极来形成邻近耦合横向约瑟夫森结的网络。穿过结势垒网络的磁场产生约瑟夫森涡旋，其具有局部在结中的马约拉纳束缚态，其中局部相位差是$π$的奇数倍，即，附接到约瑟夫森涡旋的核。这使我们能够通过移动约瑟夫森涡旋来操纵马约拉纳态，实现这些系统独有的功能，而不是其他系统，例如由拓扑超导体纳米线组成的系统。我们描述的协议：1）通过交换编织定域马约拉纳态，2）控制相邻定域马约拉纳态的分离并因此耦合以通过马约拉纳模的杂化实现非阿贝尔旋转，以及3）读出由这种操作引起的非定域宇称相关的变化。这些方案利用电流脉冲和局部磁场脉冲的应用来控制涡旋的位置，并测量约瑟夫森电流-相位关系来揭示马约拉纳束缚态的存在。我们描述的架构和方案的背景下，目前正在进行的实验。
2020-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Identifying Majorana edge and end modes in a Josephson junction of a $p$-wave superconductor with a magnetic barrier
本研究提出二维$p$-波超导体约瑟夫森结模型，发现磁势垒参数调控马约拉纳零模数量，并通过约瑟夫森电流特征区分边缘模与端模。
2025-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Properties of the Majorana-state tunneling Josephson junction mediated by an interacting quantum dot
我们考虑了一个由两个拓扑超导导线组成的约瑟夫森结模型，该结由一个相互作用的量子点介导。从顶部耦合到点的附加正常电极允许探测其态密度。与点相邻的马约拉纳态穿过结并从点中的结合态杂交。点受到由驱动每条线进入拓扑状态的场的叠加产生的有效磁场的作用，这取决于场之间的角度，引入了点有源能级的可变塞曼分裂。我们发现，电子在点的相互作用减少的特性Majoranas零偏置峰所产生的横向电导通过点，并引入一个整体的不对称的电导。他们还将终态Majoranas之间的杂交重正化为更短的导线。马约拉纳自旋极化由点中的有效磁场决定。相位偏置的约瑟夫森电流在热平衡时呈现自旋极化，具有特征的$4π$周期性，当结中存在未成对的Majorana态时，其符号可以改变.我们还观察到自旋相关的马约拉纳态“泄漏”，这可以通过点能级在能级尺度中的位置来控制。
2018-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Floquet Majorana zero and $π$ modes in planar Josephson junctions
我们展示了如何Floquet马约拉纳费米子可以通过实验实现定期驱动的固态平台。该系统包括由包含具有Rashba自旋轨道耦合和塞曼场的2D电子气（2DEG）的邻近异质结构制成的平面约瑟夫森结。我们将结的亚能隙Andreev束缚态映射到一个有效的一维Kitaev模型中，该模型包含长程跳跃和配对项。使用这个有效的模型，我们研究了系统的化学势的周期性驱动的响应，通过微波通过顶栅施加。我们使用散装Floquet拓扑不变量的零和$π$马约拉纳模式的实验现实参数的数量来表征系统。我们提出了这些模式的微分电导和局域态密度的签名。一个值得注意的特点是，当马约拉纳零和$π$模式都存在时，驱动器的次谐波响应，从而打开了使用此功能来清楚地识别马约拉纳模式的可能性。我们强调了这些功能的鲁棒性的混乱，并表明，尽管杂交由于长的本地化长度，次谐波响应的主要功能仍然是可识别的实验系统，是容易接近。
2018-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum phase transitions in superconductor--quantum-dot--superconductor Josephson structures with attractive intradot interaction
从理论上研究了当电子间的相互作用具有吸引力时，耦合到两个超导引线上的量子点中的超导邻近效应。由于超导邻近效应的存在，嵌入量子点的电子态要么是占据数为奇数的自旋极化态，要么是占据数为偶数的类BCS态。我们证明了在外加磁场的存在下，系统可以表现出与占据数相关的费米子宇称的量子相变。在这项工作中，我们采用自洽的理论方法，我们的考虑超出了所谓的超导原子极限，其中的超导能隙的铅被假定为最大的能量尺度。该方法使我们能够数值研究吸引相互作用导致的点的电子结构。对于能量相图中的制度远离原子极限，我们发现一个重入的行为，BCS样相的点存在于一个中间范围的杂化强度之间的量子点和铅。我们还考虑约瑟夫森电流相位关系，并确定了一些例子显示$0-π$相变，可能提供重要的开关效应。
2020-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Non-local Andreev reflection through Andreev molecular states in graphene Josephson junctions
该研究提出垂直堆叠的双层石墨烯 Josephson 结结构，利用 Andreev 束缚态杂化实现 Cooper 对分裂，并证明非局域 Andreev 反射可主导微分电导且降低实验调控要求。
2023-04-22 cond-mat.mes-hall
Superconducting islands with semiconductor-nanowire-based topological Josephson junctions
我们从理论上研究了基于超导体-纳米线约瑟夫森结的超导岛，并考虑了在结的光谱中存在亚能隙准粒子激发。我们的方法扩展了超导电荷量子比特的标准模型哈密顿量，并用纳米线结的Bogoliubov-de Gennes哈密顿量代替Josephson势，投影到相关的低能子能隙子空间上。这使得充分纳入子间隙水平的连贯动力学在交界处。形成结的纳米线中的自旋-轨道耦合和塞曼能量的组合效应触发拓扑转变，其中子带隙能级从有限能量Andreev束缚态演变成近零能量Majorana束缚态。控制纳米线结的微观能量尺度（约瑟夫森能量、马约拉纳耦合和马约拉纳能量分裂）与超导岛的充电能量之间的相互作用产生了各种各样的物理机制。基于这种不同的能量尺度的相互作用，我们充分表征的微波响应的交界处，从库珀对盒的transmon制度，并显示如何存在的Majoranas可以通过不同的光谱特征检测。在分裂结的几何形状，等离子体模式耦合到相位分散subgap水平导致从马约拉纳杂交通过Jaynes-Cummings类相互作用。作为这种相互作用的结果，在结中的高阶等离子体激发继承马约拉纳属性，包括$4π$效应。
2020-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Odd-frequency Pairing in Josephson Junctions Coupled by Magnetic Textures
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Uppsala University（乌普萨拉大学）；Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)（西班牙国家研究委员会）
研究铁磁纹理耦合约瑟夫森结中奇频率超导性和马约拉纳物理的可控平台，分析不同磁性和几何条件下诱导配对和能谱特性，揭示拓扑相中马约拉纳束缚态与鲁棒奇频率等自旋三重态配对共存的特性。
2025-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson Diode Effect in Andreev Molecules
本文提出在Andreev分子平台中实现约瑟夫森二极管效应，通过一个结提供对称性破缺，另一个结产生二极管效应，并揭示连续谱对临界电流不对称的关键作用。
2023-06-21 cond-mat.mes-hall
Qubit States Based on Fractional Vortices in $0-π$ Josephson Junctions
研究 $0-π$ 约瑟夫森结中分数涡旋与反涡旋导致的双稳态自由能景观，长结下为稳定平衡态，短结下量子隧穿增强，有望实现类量子比特二能级动力学。
2026-06-17 cond-mat.mes-hall
Non-equilibrium cotunneling in interacting Josephson junctions
本文利用Liouville空间方法研究相互作用超导纳米结的非平衡输运，通过分析至杂化能二阶的共隧穿过程，揭示了临界电流的0-π转变及其与强相互作用和有限偏压隧穿的关联。
2024-10-14 cond-mat.mes-hall
Josephson-phase-controlled interplay between correlation effects and electron pairing in a three-terminal nanostructure
我们研究了耦合在两个超导储层之间的相互作用单能级量子点的亚能隙谱，形成约瑟夫森型电路，并与金属正常铅杂化.该系统允许相位可调的相关效应和邻近诱导的电子配对之间的相互作用，导致单线态-双线态（0- $π$）交叉和相位相关的近藤效应。通过数值精确的数值重整化群和量子Monte Carlo计算以及对库仑排斥和杂化项的微扰处理，我们研究了谱函数、诱导局域配对、Josephson超电流和Andreev电导在很宽的系统参数范围内的变化.我们的研究结果解决特别是反映在当地的库仑相互作用强度以及耦合到正常的铅的各种数量的依赖关系的相关效应。我们定量地建立了相位相关的近藤温度$\log T_{K}(ϕ)\propto\cos^{2}(ϕ/2)$，并表明它可以从零偏压增强的Andreev电导在二重态相，这可以通过实验测量的隧道光谱的半宽度读出。
2017-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Evidence for chiral supercurrent in quantum Hall Josephson junctions
本文在封装石墨烯纳米带超窄约瑟夫森结中首次观测到量子霍尔边缘通道承载的手性超流，其呈现2ϕ₀周期振荡并可持续至8特斯拉，为拓扑量子计算中非阿贝尔态操控奠定关键实验基础。
2023-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Emergence of multiple zero modes bound to vortices in extended topological Josephson junctions
Institute for Theoretical Condensed Matter Physics, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院理论凝聚态物理研究所）；Institute for Quantum Materials and Technologies, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院量子材料与技术研究所）；Department of Physics, Ben-Gurion University of the Negev（内盖夫本-古里安大学物理系）
研究三维拓扑绝缘体表面上的平面约瑟夫森结，发现当有效一维马约拉纳模速度为零时出现额外狄拉克锥，导致涡旋束缚多个零模，这些零模受对称性保护但可被镜像对称破缺或面内磁化破坏。
2026-06-26 cond-mat.mes-hall
Control of Majorana Edge Modes by a g-factor Engineered Nanowire Spin Transistor
我们提出了操纵马约拉纳边缘状态通过杂化和自旋电流在纳米线自旋晶体管。自旋晶体管基于异质结构纳米线，该异质结构纳米线包括具有分别形成拓扑和非拓扑区域的大g因子和小g因子的半导体。束缚边缘态的杂化导致自旋电流和$4π$ -周期性扭矩，作为相对磁场角的函数-一种与分数约瑟夫森效应对偶的效应。在磁场几乎为零且自旋沿自旋轨道场方向守恒的非拓扑区域，我们建立了力矩与自旋流之间的关系。角动量转移可以通过灵敏的磁共振力显微镜技术检测。
2013-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Kondo effect in asymmetric Josephson couplings through a quantum dot
基于单杂质Anderson模型，利用数值重整化群（NRG）方法研究了两个超导体通过量子点的Josephson耦合的非对称性。具体地说，我们研究了耦合之间的差异如何影响基态，这是已知的，以显示量子相变之间的单重态和双重态的磁取决于各种参数;库仑相互作用U，现场电位ε_d，能级宽度Γ_L，Γ_R，所造成的杂化，和超导间隙Δ_L和Δ_R的铅在左边和右边。结果表明，局部矩是否被完全屏蔽，主要取决于耦合的非对称性。它倾向于使单重态基态稳定，而两个超导间隙的大小和相位差倾向于抑制屏蔽。我们还讨论了系统的一些一般对称性及其与电流守恒的关系。
2007-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Tuning the Kondo effect with back and side gates - Application to carbon nanotube superconducting quantum interference devices and pi-junctions
最近，我们提出了第一个超导量子干涉器件（SQUID）与单壁碳纳米管（CNT）的约瑟夫森结[1：J. P. Cleuziou，W。Wernsdorfer，V. Bouchiat，T. Ondarcuhu和M. Monthioux，Nature Nanotech。1，53，（2006）.]，http://www.nature.com/nnano/journal/v1/n1/pdf/nnano.2006.54.pdf的网站。我们发现，量子限制在每个结诱导离散量子点（QD）能级结构，这可以控制与两个横向静电门。此外，背栅电极可以改变QD势垒的透明度，从而允许改变QD状态与超导接触的杂化。这种技术进一步说明了在这个额外的支持材料，我们表明，近藤耦合一个给定的谐振可以通过改变背栅电压连续调谐。它使我们能够证明[1] CNT约瑟夫森结可以用作栅控π结，也就是说，可以用栅极电压来调谐CNT结上的电流-相位关系的符号。
2006-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Supercurrent Reversal in Two-Dimensional Topological Insulators
计算了外加磁场作用下二维拓扑绝缘体上的超导电流。当窄的二维拓扑绝缘体的边缘态杂化时，外部磁场可以关闭杂化能隙，从而驱动拓扑绝缘体从绝缘体到半金属态的量子相变。我们发现超导电流在量子相变处的符号反转揭示了拓扑绝缘体通过约瑟夫森效应的本征性质。
2015-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Observation of Critical Current Minimum in Super-Honeycomb Josephson Junction Arrays
New York University（纽约大学）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
研究超导-半导体约瑟夫森结阵列，通过制备不同间距的方形、超蜂窝阵列及控制装置，在面外场和面内场下观察临界电流特性，发现紧密间隔超蜂窝阵列在$f = 1$时出现临界电流最小值，受涡旋晶格几何形状和长程杂交影响。
2026-07-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
FerBo: a noise resilient qubit hybridizing Andreev and fluxonium states
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）
本文提出了一种新型超导量子电路，具有抗弛豫和退相干的特性，通过安德里埃能级与LC电路电磁模式的混合实现，称为FerBo。
2026-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Ferromagnetic insulator-based superconducting junctions as sensitive electron thermometers
我们提出了一个详尽的理论分析，在正常的金属铁磁绝缘体超导体（NFIS）结的电荷和热电输运，并探讨其作为一个敏感的温度计使用的可能性。我们研究了不同测量配置的传递函数和固有噪声性能。所有配置的共同特征是，对于基于与超导Al膜结构接触的铕硫属化物铁磁绝缘体的结构，在非线性温度状态下获得最佳温度噪声性能。对于开路配置，尽管最大固有温度灵敏度可以达到$10$ nKHz $^{-1/2}$，但实际放大链将灵敏度降低到$10$ $μ$ KHz $^{-1/2}$。为了克服这一限制，我们提出了一种测量方案，在一个封闭的电路配置的基础上，最先进的SQUID检测技术的电感设置。在这种情况下，我们表明，温度噪声可以低至$35$ nKHz $^{-1/2}$。我们还讨论了一个温度-频率转换器，其中获得的热电压开发的约瑟夫森结在耗散制度下工作转换成一个高频信号。我们预测该结构可以产生高达$\sim 120$ GHz的频率，并在$\sim 1$ K附近产生高达$200$ GHz/K的传递函数。如果作为电子温度计操作，则该器件可以提供低于$35$ nKHz $^{-1/2}$的温度噪声，从而对于辐射感测应用具有潜在的吸引力。
2015-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
