Charge and spin transport through a ferromagnet/insulator/unconventional superconductor junction
本文利用Bogoliubov-de Gennes方程分析了弹道铁磁体/绝缘体/超导体结中的电荷和自旋输运。对于铁磁侧，我们假设铁磁性可以由相反极化载流子的不相等质量重整化（即自旋带宽不对称性）和/或由上自旋和下自旋电子带的刚性分裂驱动，如在标准Stoner铁磁体中，而超导侧被假设为表现出序参量的d波对称性，其可以是纯的或伴随有少数分量破坏时间反演对称性。在这种结中出现了电荷电导的几个显著特征，提供了关于铁磁电极中的铁磁性机制以及超导电极中的序参量对称性的有用信息。特别是，我们表明，当时间反演对称性破缺超导体被认为是，使用上述两种铁磁体是一个有价值的工具来区分不同的超导混合态。我们还解释了如何这个结可以模仿开关能够打开和关闭的自旋电流，离开电荷电导不变，我们表明，在很宽的范围内的绝缘势垒强度，自旋带宽不对称铁磁体可以支持自旋电流大于标准的斯通纳一个。
2011-01-25 cond-mat.supr-con
Resonantly phase-matched Josephson junction traveling wave parametric amplifier
本文提出了一种克服约瑟夫森结行波参量放大器相位失配的方法，以获得宽带高增益。使用“谐振相位匹配”，我们设计了一个紧凑的超导器件，包括一个传输线与亚波长谐振夹杂物，同时实现了20 dB的增益，3 GHz的瞬时带宽，和-98 dBm的饱和功率。这种放大器非常适合低温宽带微波测量，例如基于超导，半导体或纳米机械元件以及传统天文探测器的量子相干电路的多路复用读出。
2014-06-09 cond-mat.supr-con quant-ph
Coherent versus Incoherent c-Axis Josephson Tunneling Between Layered Superconductors
本文计算了相干和非相干电子隧穿穿过nu= s，d_x^2-y^2波超导半空间之间的c轴断裂结的Ic（T）和Rn，每个半空间的c轴带宽为2 J。相干准粒子隧穿仅在电压V<2 J/e时发生，导致难以测量欠掺杂样品的Rn。对于J/Delta_nu（0）<<1，Ic（0）的相干部分与Delta_nu（0）无关，并且可以很大。我们的结果进行了讨论，最近的实验。
1998-05-22 cond-mat.supr-con
Josephson parametric reflection amplifier with integrated directionality
设计并分析了一种GHz频段的定向超导参量放大器，适用于天体物理中微波动力学电感探测器的低功耗读出，当其输入端与非互易器件相结合时，也适用于电路量子电动力学（cQED）。它由一个单波长非简并约瑟夫森参量反射放大电路组成。该器件具有两个约瑟夫森结振荡器，通过定制的阻抗连接到片上无源电路，该无源电路将输入端口引导到输出端口。放大器在220 MHz的带宽上对信号以及放大输入的闲频部分提供20 dB的增益，并且涉及输入的总光子散粒散粒噪声对应于每秒每赫兹带宽最大1.3个光子。我们预测的四个因素相比，传统的约瑟夫森参量放大器的动态范围增加。
2018-05-19 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Layered superconductors with long-range Josephson couplings
本文是“cond-mat/0312673”的推广。本文提出了层状超导体的离散-连续混合模型。该模型基于经典的劳伦斯-多尼亚克方案，但承认原子平面之间的长程相互作用。此外，除了约瑟夫森耦合，它们还涉及邻近效应。原则上，相互作用的范围可以任意大。找到了K=2时的解，并讨论了邻近效应和高约瑟夫森耦合引起的超导电性增强的机理。讨论了耦合常数的物理意义，特别注意了它们的符号。对于K=2的情况下的解释在微观相互作用方面的库珀对在不同的平面，以及实验测量的量，如面外的有效质量和带宽的关系，给出。
2006-06-20 cond-mat.supr-con
Josephson Traveling Wave Parametric Amplifiers with Plasma oscillation phase-matching
提出将放大器中心线的Josephson结作为相位匹配谐振元件，利用Josephson等离子体振荡产生波矢失配并防止泵浦能量转换，实现15 dB增益和3.5 GHz带宽，性能与最先进TWPAs相当。
2025-08-11 cond-mat.supr-con quant-ph
Fundamental excitations in layered superconductors with long-range Josephson couplings
本文发展了{ \em cond-mat/0312673}中介绍的思想。本文简要介绍了层状超导体离散-连续混合模型的构造。该模型基于经典的劳伦斯-多尼亚克方案，但承认原子平面之间的长程相互作用。此外，除了约瑟夫森耦合，它们还涉及邻近效应。原则上，相互作用的范围K可以是任意大的。对应于范围K=2的解被曝光。将基本激发理解为偏离稳定基态的激发，并建立了这些激发的能量公式。分析了色散曲线的可能形状。对于每种形状，相应的物理可测量，如有效maa和带宽的值由耦合参数表示。
2007-12-30 cond-mat.supr-con
Josephson traveling-wave parametric amplifier with three-wave mixing
利用超导传输线中单结SQUID串联阵列的二次非线性特性，提出了行波约瑟夫森参量放大器的概念。施加到SQUID的外部磁通量使得可以有效地控制它们的电流-相位关系的形状，并且因此控制二次和三次（类克尔）非线性之间的平衡。该特性允许我们在有利的三波混频模式下操作，具有最小相位失配、功率增益对段数$N$的指数依赖性、大带宽、高动态范围、以及基本上分离的信号（$f_s$）和泵浦（$f_p$）频率服从关系式$f_s+f_i = f_p$，其中$f_i$是空闲频率。用典型的实验参数，$12$ GHz的泵浦频率和$N = 300$的放大器特性的估计在5.6 GHz的带宽中产生20 dB的平坦增益。
2016-09-19 cond-mat.supr-con quant-ph
Driving a low critical current Josephson junction array with a mode-locked laser
我们演示了由锁模激光器和光时分复用器产生的光脉冲驱动的约瑟夫森结阵列（JJA）的操作。一个商用光电二极管将光脉冲转换成电子脉冲，并置于距JJA几厘米的液氦中。我们定制的锁模激光器的性能足以在多个Shapiro步骤中以低临界电流驱动JJA。我们的光学方法是快速和节能脉冲驱动的潜在推动者，而无需昂贵的高带宽电脉冲模式发生器，也无需跨越温度级的高带宽电缆。我们的测量和模拟激发了光电二极管和JJA的改进集成，例如，倒装芯片技术，以提高脉冲驱动约瑟夫森任意波形合成器（JAWS）的理解和保真度。
2020-09-25 cond-mat.supr-con physics.app-ph physics.ins-det
Traveling wave parametric amplifier with Josephson junctions using minimal resonator phase matching
约瑟夫森参量放大器由于其高增益和量子限制噪声而成为超导器件物理中的重要工具。行波参量放大器（TWPA）具有类似的噪声性能，同时允许带宽和动态范围的显著增加。我们提出了一种基于LC梯形传输线的约瑟夫森结和平行板电容器使用低损耗非晶硅介质的TWPA设备。最重要的是，我们沿着传输线以规则的间隔插入了$λ/4$谐振器，以保持泵浦、信号和空闲之间的相位匹配条件并增加增益。在4.GHz带宽上，平均增益为12.dB，平均饱和功率为-92.dBm，噪声接近量子极限。
2015-03-15 cond-mat.supr-con
A dispersive nanoSQUID magnetometer for ultra-low noise, high bandwidth flux detection
我们描述了一种色散纳米SQUID磁强计组成的两个可变厚度的铝弱连接约瑟夫森结并联与片上电容器并联。当直接耦合到50 $Ω$传输线时，这种布置形成具有可调谐4-8 GHz谐振频率的非线性振荡器，其品质因数Q = 30。在存在近谐振微波载波信号的情况下，低频通量输入产生边带，该边带易于使用微波反射计检测。如果载波激励足够强，则磁力计也表现出参数增益，导致最小有效磁通噪声为30 n $Φ_0$ /Hz $^{1/2}$，瞬时带宽为20 MHz。如果磁力计后面跟着一个近量子噪声限制的约瑟夫森参量放大器，我们可以增加带宽到60 MHz，而不影响灵敏度。这种高灵敏度和宽带宽与无片上耗散的组合使该器件成为经典和量子自旋动力学局部传感的理想选择。
2013-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
On-Chip Josephson Junction Microwave Switch
作者报道了一种基于单约瑟夫森结超导电路的反射式单极单掷微波开关的设计和测量。数据表明，开关操作与2 GHz的瞬时带宽集中在10 GHz，低插入损耗，和优于20 dB的开/关比。开关的实测性能与模拟输入功率高达-100 dBm。一个扩展的演示电路，实现单刀双掷开关的仿真。
2015-12-04 cond-mat.supr-con quant-ph
Comment on "Parametric amplification in Josephson junction embedded transmission lines"
最近，Yaakobi及其同事[Phys.Rev.B87，144301（2013）]理论上研究了由电容并联的约瑟夫森结组成的非线性传输线中的四波混频和参量放大。通过推导和求解耦合模方程，他们得出的结论是，在泵浦频率附近的宽频率范围内，可以实现指数参量增益（其中信号随距离呈指数增长）。然而，我们发现他们在推导耦合模方程（方程（A13））时存在数学错误，导致增益因子的表达式错误，并使他们关于增益和带宽的结论无效。在这篇评论中，我们提出了正确的表达式的参数增益。我们表明，对于弱色散或正色散（$Δk>0 $）的传输线，如Yaakobi等人所讨论的情况，而二次（功率）增益可以发生在泵浦频率附近，指数增益是不可能的。此外，对于具有适当的固有或工程色散的传输线，在满足相位匹配条件的频率处出现指数增益，而在泵浦频率附近，增益仍然是二次的。
2013-08-13 cond-mat.supr-con
Quantum Effects in Resistance-Shunted Josephson Junctions
在紧束缚极限E_C/E_J<<1的范围内，对电阻分流约瑟夫森结的热力学和输运性质进行了理论研究，其中E_C和E_J分别为充电能和约瑟夫森耦合能。基于唯象谐振子模型，解析地研究了弱耦合区K=R_Q/R<<1，其中R和R_Q=h/（2 e）^2是分流电阻和量子电阻.除了有效带宽，我们发现，这个多能级系统确实有一个新的交叉在较低的能量下，态密度变得强烈退化。这两个能量尺度控制线性DC响应、光学响应和非线性I-V特性。较低的能量交叉表明存在一类新的强相关现象超出了近藤问题的框架。
1999-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Performance enhancement in Josephson traveling wave parametric amplifiers by tailoring the relative distance between junctions
本研究通过调整约瑟夫森行波参量放大器中晶胞内结间相对距离，增强非线性相互作用，从而同时提升增益和带宽，并可与谐振相位匹配结合实现高性能放大。
2025-09-08 cond-mat.supr-con math-ph math.MP
Signatures of nonlocal Cooper-pair transport and of a singlet-triplet transition in the critical current of a double-quantum-dot Josephson junction
研究了弱耦合双量子点与超导导线的临界约瑟夫森电流。我们使用分析以及数值方法来研究这种设置的限制，小和大的带宽导致在所有可能的充电状态，在那里我们占现场相互作用。我们的结果提供了非局域自旋纠缠对的清晰特征，这支持了对最近实验的解释[Deacon，R。S.例如，国家通信6，7446（2015）]。此外，我们还发现，在导线中的超导能隙不太大的情况下，每个量子点上只有一个电子的基态可以发生可调的单重态-三重态相变，从而产生了一个新的非局域库珀对输运信号.
2016-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonlinear microwave response of aluminum weak-link Josephson oscillators
我们提出了在T= 30 mK的驱动响应的6 GHz超导谐振器的电容分流三维（3D）铝纳米桥超导量子干涉器件（nanoSQUID）构建。我们观察到的磁通调制的谐振频率的定量协议与数值计算和近理想的短弱连接结的特点。在强微波激励下，我们观察到稳定的分岔耦合品质因数（Q）的范围从30-3500的设备。在此偏置点附近，观察到增益> 20 dB、带宽40 MHz和接近量子极限噪声性能的参量放大。我们的研究结果表明，三维纳米桥结是有吸引力的电路元件，以实现量子比特。
2011-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Phase preserving amplification near the quantum limit with a Josephson Ring Modulator
固态量子信息处理的最新进展刺激了对微波频率范围内的超低噪声放大器和频率转换器的研究，这可以达到量子力学施加的极限。在这篇文章中，我们报告的第一个实现的本质上相位保持，非简并超导参量放大器，到目前为止失踪的组件。它是基于约瑟夫森环调制器，其中包括四个结的惠斯通电桥配置。装置的对称性大大提高了放大过程的纯度，并简化了其操作和分析。放大器的增益和带宽方面的测量特性与分析预测吻合得很好。使用一个新开发的噪声源，我们还表明，我们的设备的量子极限的三个因素内运行。这一发展在量子模拟信号处理领域开辟了新的应用。
2009-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson Traveling-Wave Parametric Amplifier with Inverse Kerr Phase Matching
本文实验演示了超导行波参量放大器中的逆克尔相位匹配技术，在3 GHz带宽内实现20 dB增益、8 GHz可调带宽、最小增益纹波及接近量子极限的噪声性能，克服了传统相位匹配在泵浦频率附近增益不可用等局限。
2025-07-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Josephson junction π-0 transition induced by orbital hybridization in a double quantum dot
本研究通过并联双量子点调控约瑟夫森结相位，发现弱杂化时呈现π结特性，增加杂化或失谐可诱导π-0跃迁，并用零带宽模型解释其机制。
2023-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Self phase-matched broadband amplification with a left-handed Josephson transmission line
针对 J-TWPA 中非线性效应导致的相位匹配难题，提出基于左手负折射率 Josephson 超材料的自相位匹配传输线，无需复杂工程即可在数 GHz 带宽实现超过 20 dB 增益。
2024-01-25 cond-mat.supr-con quant-ph
Wide-band frequency modulation of a terahertz intrinsic Josephson junction emitter of a cuprate superconductor
本研究针对太赫兹源稳定辐射与调制频率的矛盾，利用铜氧化物超导体本征约瑟夫森结实现宽带调频太赫兹连续波产生，解调信噪比提升两个数量级，为太赫兹通信与计量研究提供新路径。
2023-12-13 cond-mat.supr-con physics.app-ph physics.optics
Does a ferromagnet with spin-dependent masses produce a spin-filtering effect in a ferromagnetic/insulator/superconductor junction?
我们分析了通过弹道铁磁体/绝缘体/超导体结的Bogoliubov-de Gennes方程的电荷输运。我们考虑到的可能性，即在第一电极的铁磁性可能会被驱动的质量重整化的相反极化的载流子，即由自旋带宽的不对称性，而不是由一个刚性分裂的上，下自旋电子带在一个标准的斯通纳铁磁体。通过评估的平均电荷电导为s-和$d_{x^2-y^2}$ -波序参量的S侧，我们表明，在铁磁电极的质量失配可以模仿自旋有源势垒。事实上，在$s$波的情况下，我们表明，在适当的条件下，少数载流子的自旋相关电导低于能隙$Δ_0$可以大于多数载流子，并低于$Δ_0$以上。另一方面，对于d_{x^2-y^2}波超导体，类似的自旋相关效应引起电导的不对称峰分裂。这些结果表明，该结可以作为一个自旋过滤设备。
2011-01-25 cond-mat.supr-con
Direct microwave measurement of Andreev-bound-state dynamics in a proximitized semiconducting nanowire
现代对介观器件中约瑟夫森效应的理解来自安德烈耶夫束缚态的物理学，费米模式局限于超导弱连接中。最近，利用半导体纳米线构建的约瑟夫森结实现了具有门可调约瑟夫森能量的超导量子比特。我们已经使用了微波电路QED架构来检测Andreev束缚态在这样一个门可调结的基础上的铝proximitized InAs纳米线。我们演示了这些束缚态的相干操纵，并实时跟踪束缚态费米子宇称。由于非平衡准粒子的个别宇称切换事件观察到的特征时间尺度$T_\mathrm{parity} = 160\pm 10~\mathrm{μs}$。拓扑纳米线结的$T_\mathrm{parity}$设定了控制马约拉纳束缚态所需带宽的下限。
2017-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Observation of thermal microwave photons with a Josephson junction detector
本文利用欠阻尼 Josephson 结探测毫开尔文微波铜腔发射的单热光子，实现高达40%效率和0.1 Hz暗计数率，并通过超泊松统计确认其热源属性。
2025-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Magnetic-field dependence of a Josephson traveling-wave parametric amplifier and integration into a high-field setup
本研究探讨磁场对约瑟夫森行波参量放大器的影响，通过建模夫琅禾费效应和超导能隙闭合解释带隙变化，并展示在磁屏蔽下可于高场环境工作，为高场实验提供关键指导。
2024-02-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Third harmonic-mediated amplification in TWPA
针对Josephson行波参量放大器，本文扩展耦合模理论，证明三次谐波能提升放大器增益与带宽，并利用基于等离子体振荡的放大器在瞬态模拟中验证了该效应。
2025-11-03 cond-mat.supr-con quant-ph
Probing the flat-band limit of the superconducting proximity effect in Twisted Bilayer Graphene Josephson junctions
本文通过 NbTiN/TBG/NbTiN 约瑟夫森结实验发现，即使在平带极限下超导邻近效应依然很强，临界电流偏离传统标度关系，揭示强电子相互作用及量子几何项的关键作用。
2025-02-07 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Quantized current steps due to the a.c. coherent quantum phase-slip effect
AC约瑟夫森效应在1962年被预言，并在1963年被实验观察到，作为来自库珀对的光子辅助隧穿的量子化电压阶跃（Shapiro阶跃），是量子力学的最基本现象之一，并且对于量子电压标准至关重要。物理上的双重效应，交流相干量子相位滑移（CQPS），光子辅助隧道的磁通量通过超导纳米线，被认为是揭示自己的量子化电流步骤。AC CQPS的基本物理意义还得到了未来现行标准的实际重要性的补充;这是闭合量子精密测量三角形的缺失元素。2012年，CQPS被证明是超导纳米线中磁通量量子的叠加。然而，超导体中的直接锐电流阶跃，迄今为止唯一不可用的超导基本效应，由于缺乏合适的材料和电路工程的挑战而无法实现。在这里，我们报告的超导纳米线的双夏皮罗步骤的直接观察。在高达26 GHz的频率下，电流值为8.3 nA，并且受当前设置带宽的限制，尖锐的阶跃是清晰的。30年前，理论上已经预测了小约瑟夫森结（JJ）中的电流阶跃。然而，JJ中不可避免的增宽阻碍了它们的直接实验观察。我们解决了这个问题，通过将薄的NbN纳米线在电感环境中。
2022-08-13 cond-mat.supr-con
Superconducting Low-Inductance Undulatory Galvanometer Microwave Amplifier
介绍了一种基于超导低感波动电流计（SLUG）的微波放大器。SLUG嵌入在微带谐振器中，信号电流直接注入器件环路。在30 mK下的测量结果显示，在3 GHz下增益为25 dB，在9 GHz下增益为15 dB。放大器的性能很好地描述了一个简单的数值模型的基础上的约瑟夫森结相位动力学。我们期望基于高临界电流结的优化器件在5-10 GHz的频率范围内实现大于15 dB的增益、数百MHz的带宽和一阶量子的附加噪声。
2011-09-23 cond-mat.supr-con quant-ph
Coherent Operation of a Gap-tunable Flux Qubit
为了在实验中调节量子比特的带隙，我们用可调直流超导量子干涉器（DC-SQUID）代替了定义三结磁通量子比特性质的约瑟夫森结。我们观察到不同的间隙作为外部预偏置磁场和本地磁场的函数，通过高带宽的芯片上的控制线控制的DC-SQUID。持续电流和间隙行为与数值模拟结果一致。在样品设计阶段，我们在控制线上设置间隙的灵敏度。在一个量子比特动力学时间尺度上的几个GHz的调谐范围内，我们观察到相干系统动力学在简并点。
2010-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Inductive microwave response of Yu-Shiba-Rusinov states
本文计算了跨越磁性杂质和自旋库仑阻塞量子点的相位偏置约瑟夫森结的频率相关导纳。局域磁矩产生Yu-Shiba-Rusinov束缚态，它控制子带隙吸收以及感应响应。我们的模型系统的超导自旋极化交换cotunnel结和计算的线性电流响应的交流偏置电压，包括其依赖于相位偏置以及粒子空穴，和源漏耦合的不对称性。相应的电感导纳进行了分析和比较的结果的零带宽，以及无限间隙近似超导安德森模型。所有三种方法都捕获了相互作用引起的$0-π$转变，其反映为绝热感应响应中的不连续性。
2021-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
A quantum dot in germanium proximitized by a superconductor
本文在Ge/SiGe异质结构中实现了由PtGeSi超导引线近邻化的量子点，展示了QD-SC耦合强度与宇称基态的可调性，并测得0.90(4)的面外临界磁场，为IV族材料中拓扑超导与新型量子比特研究开辟了道路。
2024-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
