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
On chip synchronization of Bloch oscillations in a strongly coupled pair of small Josephson junctions
本文研究高欧姆环境中强耦合亚100 nm约瑟夫森结的布洛赫振荡同步，观察到电流镜效应和类似双夏皮罗台阶的电流平台，为电流计量学提供新思路。
2023-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Rabi-type oscillations in a classical Josephson junction
本文用解析和数值方法研究了零电压状态下锁相于外加交流场的偏置经典约瑟夫森隧道结的相位调制特性。我们表明，锁相状态被调制的瞬态，或响应于扰动，和调制频率计算作为相关的系统参数，如微波场振幅的函数。数值分析参数类似于最近的实验结果，其中脉冲交流信号和相对开关从零电压状态的组合被用来探测结的内部激励。我们的分析表明，在一个完全经典的约瑟夫森结的锁相状态的调制产生类似于量子力学拉比振荡，预计将在相同的条件下观察到的振荡。
2005-02-22 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Phase dynamics in an AC driven multiterminal Josephson junction analogue
在交流驱动的情况下，多端约瑟夫森结表现出逆交流约瑟夫森效应，其中每个结的超导相的振荡可以锁定在彼此上或锁定在外部驱动上。这些不同的锁相状态之间的竞争导致在一个复杂的阵列的量化电压平台，其稳定性强烈依赖于电路参数的分流结。这个相图不能单独探索与低温传输实验，给定的参数空间的宽度，所以我们提出了一个容易调谐的模拟电路，其动态特性模拟的三端结。我们专注于观察的多端逆AC约瑟夫森效应，我们讨论了如何识别Shapiro步骤与每个三个结以及它们的四重态。在强过阻尼网络中，我们只观察到整数相位锁定态，但当结的品质因数增加时，也会出现分数Shapiro阶跃。最后，我们讨论了横向耦合在结同步中的作用。
2022-08-17 cond-mat.supr-con
Josephson-Phase Reversal of Non-Bloch Andreev Propagation
College of Physics and Materials Science, Tianjin Normal University（天津师范大学物理与材料科学学院）；Interdisciplinary Center, Tianjin Normal University（天津师范大学交叉研究中心）；Center for Joint Quantum Studies & Tianjin Key Laboratory of Low Dimensional Materials Physics and Preparing Technology, Department of Physics, School of Science, Tianjin University（天津大学理学院物理系量子联合研究中心及天津市低维材料物理与制备技术重点实验室）
本研究在自旋轨道耦合平面约瑟夫森结中，仅通过改变约瑟夫森相位即可反转低能安德烈夫带的非布洛赫传播、切换其边界积累，为超导平台实现可重构非厄米输运提供了原位方案。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Stacked Josephson junction SQUID
本文用数值方法分析了由叠层约瑟夫森结构成的超导量子干涉器件在各种结参数下的工作情况。由于堆叠中的结的磁耦合，与未耦合的多结SQUID相比，这种SQUID具有某些优点。也就是说，如果叠层中的结是锁相的，则可以降低电流-通量调制的亚稳性并且可以改善电压-通量调制。SQUID的最佳操作预期为中等长度，强耦合堆叠约瑟夫森结。本文讨论了利用高温超导体中的本征约瑟夫森结制作叠层约瑟夫森结SQUID的可能性。
2001-09-21 cond-mat.supr-con
Fully superconducting Bloch-oscillating transistor: Amplification and bifurcation based on Bloch oscillations and counterflowing Cooper pairs
布洛赫振荡晶体管（BOT）是一种放大器，它利用准动量下能带中的半经典态动力学。在BOT中，穿过基极隧道结的单个准粒子隧穿将超导隧道结的状态切换到较低的布洛赫带，触发通过发射极约瑟夫森结的一系列共振库珀对隧穿（布洛赫振荡）。在这里，我们研究实验和理论上的替代实现这种设备，仅基于超导隧道结。我们发现了新的放大方案，其中的准动量的周期性运动是用来控制电极之间的电荷传输。值得注意的是，在操作中，穿过基极约瑟夫森结的谐振库珀对传输重复地向两个相反的方向发生。
2014-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson parametric phase-locked oscillator and its application to dispersive readout of superconducting qubits
参量锁相振荡器（PPLO），也称为参变管，是一种谐振电路，其中一个电抗被周期性调制。它可以检测、放大和存储自激振荡两个不同相位形式的二进制数字信号。事实上，使用基于磁性铁氧体环或变容二极管的PPLO作为其基本逻辑元件的数字计算机在20世纪50年代和60年代成功运行。最近，已经在机电谐振器中证明了基本的位操作，并且已经提出了基于光学PPLO的伊辛机。在这里，使用PPLO实现与约瑟夫森结电路，我们演示了微波信号的解调数字调制的二进制相移键控。此外，我们将这种解调能力应用于超导量子比特的色散读出。这种读出方案能够实现快速和锁存型读出，但在量子位耦合到的谐振器中仅需要少量的读出光子，因此具有几种不同方案的组合优势。我们已经实现了高保真度，单次和非破坏性的量子位读出，拉比振荡对比度超过90%，主要受量子位能量弛豫的限制。
2014-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Bloch diode
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；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）
本文预测了与高阻环境串联的栅极可调库珀对晶体管中存在约瑟夫森二极管效应的对偶版本——布洛赫二极管效应，阐明其产生机制并指出可基于传统超导量子电路实现。
2025-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Phase locking and noise driven dynamics in a Josephson junction electronic analog
我们提出一个电子电路，其动态特性模拟的一个磁阻和电容分流的约瑟夫森结（RCSJ）。我们展示了它是如何再现的开关特性的分流结和它的依赖的品质因数。热噪声源，然后用于表征的相位动力学的温度依赖性。在存在交流驱动器的情况下，在驱动频率的整数倍和有理数倍处观察到锁相，并且当结的品质因数超过1时，锁相与混沌行为竞争。我们描述了在热噪声存在下的锁相和混沌状态的稳定性。
2021-08-17 cond-mat.supr-con
Phase-locked magnetoconductance oscillations as a probe of Majorana edge states
本文计算了磁通偏置约瑟夫森结中断的超导环的Andreev电导，寻找循环边缘态的电学特征。二维对势的自旋单线态d波和自旋三线态p波对称支持，分别，（手征）狄拉克模式和（手征或螺旋）马约拉纳模式。这些产生振幅为\simeq（e^{2}/h）N^{-1/2}的h/e周期性磁导振荡，通过接地环的内周边或外周边处的N模式点接触测量。对于狄拉克模式的振荡在两个接触是独立的，而对于一个不成对的马约拉纳模式，他们被锁定在约瑟夫森结的拓扑相变。
2013-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting Electrometer Based on the Resistively Shunted Bloch Transistor
我们已经制作了布洛赫晶体管分流片上的一个小尺寸的铬电阻与Rs约1千欧。布洛赫晶体管通常由两个串联的小约瑟夫森结组成，在我们的例子中，它被两个超导干涉仪回路所取代，每个回路都有两个并联的结。提供电容耦合栅极以控制晶体管的小中间电极（岛）的感应电荷。测得的I-V曲线显示没有滞后，并对应于一个有效的约瑟夫森结在高阻尼和强噪声限制的操作。系统的临界电流接近其标称值，符合电磁环境理论。I-V曲线被周期为e的门调制，最大摆幅约为2 /μ V。这种相当温和的调制是由于约瑟夫森充电能量比Ej/Ec约为9，在我们的样品中远离其最佳值0.3至1。
1999-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Optical control of the current-voltage relation in stacked superconductors
我们模拟的电流-电压关系的短分层超导体，我们的模型作为堆栈的电容耦合约瑟夫森结。该系统由外部激光场驱动，以光学控制结两端的电压降。我们确定的参数制度中，超导电流可以稳定对热引起的相位滑移，从而降低了有效的电压在超导体。此外，已知单驱动的约瑟夫森结呈现锁相状态，其中超导相位锁定到驱动场。我们数值观察它们的持久性存在的热波动和电容耦合相邻的约瑟夫森结之间。我们的研究结果表明，如何宏观材料的性能可以通过利用约瑟夫森等离子体激元的大的光学非线性操纵。
2019-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Demonstration of dual Shapiro steps in small Josephson junctions
该研究通过将小型Al/AlOₓ/Al约瑟夫森结的布洛赫振荡与不同频率的正弦及脉冲驱动同步，观测到双夏皮罗台阶，验证了量子对偶关系，为量子计量应用奠定基础。
2024-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Enhancement of Josephson Supercurrent in a $π$-Junction state by Chiral Antiferromagnetism
Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Shenzhen Key Laboratory of Ultraintense Laser and Advanced Material Technology, Center for Intense Laser Application Technology, and College of Engineering Physics, Shenzhen Technology University（深圳技术大学超快激光与先进材料技术重点实验室、强激光应用技术中心及工程物理学院）；Institute for Theoretical Physics and Astrophysics, University of Würzburg（维尔茨堡大学理论物理与天体物理研究所）；Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ct.qmat（维尔茨堡-德累斯顿卓越集群ct.qmat）；School of Emerging Technology, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学新兴技术学院）
手性反铁磁性通过增强三重态配对和波动，显著提升约瑟夫森超电流，并在π结状态下稳定。
2026-02-25 cond-mat.supr-con
Dissipation in Josephson qubits
我们讨论了超导量子比特的耗散动力学的适用范围内的布洛赫方程和超越。
2003-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Cooper Pair Transport in a Resistor-Biased Josephson Junction Array
研究了通过片上Cr电阻偏置的小Al约瑟夫森结长阵列的直流输运特性。IV-特性显示了一个大的库仑阈值电流以及负斜率区域，表明自治布洛赫振荡的制度，高达相当高的频率f = I/2 e ~1 GHz，与其他团体报道的单结。另一方面，小深度的回弯意味着低占空比和宽频谱的振荡，这归因于偏置电阻器的阻抗不够高。在一个小的偏置电流的自我维持的开关过程中被用来研究的开关电压的统计数据，并确定被发现大大超过几何结电容的有效布洛赫电容。
2006-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Bloch oscillations in a transmon embedded in a resonant electromagnetic environment
研究嵌入高阻抗离散光子谱传输线的transmon型量子比特中的布洛赫振荡，发现伏安共振、光子发射谱共振及类反斯托克斯非弹性散射过程，为多频段实验观测提供依据。
2024-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum theory of Bloch oscillations in a resistively shunted transmon
该研究针对高阻抗环境下的transmon量子比特，推导了布洛赫振荡的谱特性，发现其可与微波共振产生对偶夏皮罗台阶，并明确了台阶形状的影响因素及绝缘态的阻抗条件。
2024-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dual Shapiro steps and fundamental transconductance in the dc-driven Bloch transistor
Independent Researcher
本文提出基于布洛赫晶体管的超导电路，通过直流源控制约瑟夫森振荡与布洛赫振荡的相位锁定，产生类似双Shapiro步的电流台阶，并实现基本跨导为电阻量子1/R_Q。
2026-09-14 cond-mat.supr-con quant-ph
Theory of the Josephson Junction Laser
我们为最近演示的约瑟夫森结激光器开发了一个分析理论（Science 355，第939页，2017年）。通过在时域表示（而不是频域）中工作，获得用于装置的动力学的单个非线性方程，其在某些操作制度中完全可解。非线性驱动器被认为是导致锁模输出，与谐振腔的往返时间设置的周期。
2018-07-10 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum dynamics of a $4π$-kink in Josephson junctions parallel arrays with large kinetic inductances
对大动态电感约瑟夫森结平行阵列中捕获的\textit{two}磁通子的量子动力学进行了理论研究。两个被捕获的MF的约瑟夫森相位分布满足拓扑约束，即，约瑟夫森相位沿JJPA的总变化为$4π$。在这样的JJPA中，约瑟夫森相位分布的特征长度（MF的“尺寸”）急剧减小到小于单个单元尺寸。两个极端的动态模式将被区分：两个弱相互作用的MF和两个合并的MF，即，$4π$ -扭结。考虑到位于同一或相邻胞元中的两个微扰子之间的排斥相互作用，我们得到了量子$4π$ -扭结的能带谱$E_{4π}(p)$。$4π$ -扭结的相干量子动力学表明，量子拍频的频率和振幅强烈偏离两个独立的MF观察到的。在施加频率为$f$的直流和交流偏置电流的存在下，$4π$ -扭结的弱非相干量子动力学导致布洛赫振荡和种子电流阶跃，其值$I^{(n)}_{4π}=enf$比两个独立MF的值小两倍。
2022-06-10 cond-mat.supr-con
Noise-induced dephasing of an ac-driven Josephson junction
本文研究了有限谱线宽度交流电流驱动下约瑟夫森结的锁相动力学。通过变换，频率波动的影响被减少到一个有效的加性噪声，相应的（大）去相时间被确定，在对数近似下，由Kramers的寿命表达式。对于足够小的值的驱动器的振幅，直接数值模拟显示协议的退相激活能的依赖性上的交流驱动器的光谱线宽和振幅与分析预测。解析求解相应的Fokker-Planck方程，我们发现在从锁相态到非锁定态的急剧转变点处，有效相扩散参数的临界值对驱动振幅的普遍依赖性。对于大值的驱动振幅，饱和和随后的激活能的减少，揭示了模拟，这不能解释的微扰分析。同样的新效果，发现以前研究的情况下，交流驱动的约瑟夫森结与固有的热噪声。这项工作是在Consiglio Nazionale di Ricerca（意大利）和以色列科学技术部之间的合作协议框架内进行的。
2002-03-28 cond-mat.supr-con nlin.CD nlin.PS
Spin-polarized Josephson current in SFS junctions with inhomogeneous magnetization
摘要：数值研究了纳米尺度扩散超导体$\mid$铁磁体$\mid$超导结在磁化织构不均匀时的自旋输运和电荷输运性质。具体而言，我们将存在的布洛赫/尼尔域壁和锥形铁磁性，包括自旋活性界面。超导导线被假定为s波型。我们研究了0- $π$转变是如何受到非均匀磁化织构的影响，并专注于电荷电流消失而自旋电流非零的特定情况。在布洛赫/尼尔畴壁的情况下，自旋电流只能看到自旋极化的一个分量，而在锥形铁磁性的情况下，自旋电流有三个分量。我们解释了所有这些结果的三重态异常格林函数在铁磁区域和铁磁体中的磁化矢量的局部方向之间的相互作用。有趣的是，我们发现自旋电流在临界电荷电流的0- $π$跃迁点处表现出不连续的跳跃。我们解释了这一结果的不同对称性服从的电流相位关系时，比较电荷和自旋电流。具体地说，我们发现，而电荷电流服从众所周知的关系$I_c(ϕ) = -I_c(2π-ϕ)$，自旋电流满足$I_s(ϕ) = I_s(2π-ϕ)$，其中$ϕ$是超导相位差。
2009-09-29 cond-mat.supr-con
Long Josephson Junction in a Resonant Cavity
本文提出了一个描述欠阻尼长约瑟夫森结与单模电磁腔耦合的模型，并利用该模型在不同的区域进行了数值计算。耦合可以通过腔模的电场或磁场发生。当电流注入到结中时，由于结中电流与腔模电场的耦合，时间平均电压呈现自感谐振阶跃。这些台阶与在小约瑟夫森结中观察到的和计算的台阶相似。当结中存在孤子时（对应于平行于结板的磁量子），如果腔中的电场空间均匀，则SIRS消失。如果腔模具有空间变化的电场，则孤子与腔模之间存在强耦合。这种耦合使孤子相位锁定在腔模上，并在IV特性的孤子分支上产生阶梯状异常。如果耦合足够强，则腔模式的频率从其非耦合值大大红移。我们提出了简单的几何参数，占这种行为。
2005-01-07 cond-mat.supr-con
Shunt-capacitor-assisted synchronization of oscillations in intrinsic Josephson junctions stack
我们表明，并联电容器稳定的同步振荡的本征约瑟夫森结堆栈偏置直流电流。这种同步机制具有类似于先前讨论的结之间的辐射耦合的效果，然而，它不是由堆叠的几何形状限定的。这在具有较少结数的晶体中尤其重要，其中辐射耦合是弱的，并且与具有许多结的晶体中的强超辐射效应相当。在接通偏置电流之后，分流器还有助于在振荡开始时进入锁相状态。分流器可用于调谐辐射功率，其随着分流电容的增加而下降。
2010-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum Phases of a Weakly Disordered Josephson Ladder
低维超导体中相互作用和无序的相互作用支持多量子相的形成，作为超导体-绝缘体转变（SIT）在奇异量子临界点处的可能不稳定性。我们探讨了一个一维模型，表现出这样的各种相位在强量子涨落制度。具体地说，我们研究了弱无序对具有可比较的约瑟夫森和充电能量（$E_J$~$E_C$）的两腿约瑟夫森阶梯的影响。我们的模型的一个额外的关键特征是完美的$\mathbb{Z}_2$对称性的要求，尊重包括无序的所有参数。使用微扰重整化群（RG）分析，我们推导出的相图，并确定至少一个中间阶段之间的一个成熟的超导体和无序为主的绝缘体。最突出的是，对于梯级上的排斥相互作用，我们确定了两个不同的混合相：在这两个纵向电荷模式是一个无隙超导体，但一个阶段表现出的梯级上的偶极电荷密度顺序，而另一个是无序的。后一个阶段的特点是共存的超导（锁相）和电荷有序的梯级，并包括发展成为格里菲斯的阶段特征的随机场伊辛模型在强无序极限的潜力。
2021-03-21 cond-mat.supr-con
Discreteness-induced resonances and AC voltage amplitudes in long one-dimensional Josephson junction arrays
新的共振步骤中发现的实验电流-电压特性的长，离散，一维约瑟夫森结阵列与开放的边界和在一个外部磁场。结是欠阻尼的，并联连接，直流偏置。基于离散sine-Gordon模型进行了数值模拟，结果表明，台阶上的解是磁通子的周期性序列，由有限振幅辐射锁相。电压的功率谱由少量的谐波峰组成，其可用于可能的振荡器应用。这些阶跃形成一个可以用辐射的谐波含量来编号的族，第一个成员对应于Eck阶跃。阵列的离散性被证明是必不可少的高阶步骤的外观。我们使用多模式扩展的谐波平衡分析，并估计的谐振频率，交流电压的幅度，和输出功率的理论限制上的前两个步骤。
1997-10-20 cond-mat.supr-con
Transverse phase-locking in fully frustrated Josephson junction arrays: a new type of fractional giant steps
本文用解析和数值方法研究了零温下全阻挫约瑟夫森结阵列中驱动涡旋晶格的相位锁定。我们考虑的情况下，当交流电流施加{ \it垂直}的直流电流。我们观察到锁相，步骤的电流-电压特性，依赖于外部交流驱动的幅度和频率定性不同的夏皮罗步骤，观察时，交流和直流电流并联应用。此外，临界电流随横向交流驱动振幅的增加而增加，而随纵向交流驱动振幅的增加而减小。临界电流和锁相电流阶跃宽度随交流驱动的（小）振幅成二次方增加。对于较大幅度的横向交流信号，我们发现窗口的临界电流是滞后的，和窗口的锁相被抑制由于动力学不稳定性。利用电压噪声、李雅普诺夫指数和Poincaré截面，刻画了$IV$曲线在锁相干涉条件附近的动力学状态.我们发现，零温锁相行为在大型全阻挫阵列很好地描述了一个有效的四元格模型。
2003-04-17 cond-mat.supr-con
Frequency pulling and mixing of relaxation oscillations in superconducting nanowires
许多超导技术，如快速单通量量子计算（RSFQ）和超导量子干涉器件（SQUID）依赖于约瑟夫森结中非线性动力学的调制来实现功能。然而，最近，基于纳米线的开关和热加热的超导器件已经被开发出来，用于诸如单光子检测和数字逻辑等领域。在本文中，我们使用电阻分流来控制超导纳米线的非线性加热，并比较所产生的动力学观察到的约瑟夫森结。我们发现，热点生长与外部分流的相互作用产生高频弛豫振荡与观察到的约瑟夫森结由于其快速的时间常数和能力，由一个弱的周期性信号调制的类似的行为。特别地，我们使用微波驱动器来拉动和混合振荡频率，从而产生类似于AC约瑟夫森效应的锁相特征。基于这些结论的新型纳米线器件在参量放大和频率复用等领域具有广阔的应用前景。
2017-09-19 cond-mat.supr-con
Theory of the Bloch Oscillating Transistor
布洛赫振荡晶体管（BOT）是一种器件，其中通过正常隧道结的单电子电流可以用于增强介观约瑟夫森结中的库珀对电流，从而导致信号放大。在本文中，我们开发了一个理论，BOT动态被描述为一个两级系统。该理论用于预测电流-电压特性和小信号响应。从稳定运行到滞后制度的过渡进行了研究。通过识别两电平开关噪声为主要的噪声源，推导了等效噪声源和噪声温度的表达式。通过与仿真结果的比较，验证了模型的有效性。
2004-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Three-component superconductivity: the effect of second-order Josephson couplings
Shanghai University（上海大学）；Institute for Quantum Science and Technology, Shanghai University（上海大学量子科学与技术研究院）
本文基于三组分Ginzburg-Landau模型，通过解析求解基态和构建相图，揭示了二阶约瑟夫森耦合导致的五种基态和独特的Higgs-Leggett模式，为理解多组分超导的丰富物理提供了理论框架。
2026-05-27 cond-mat.supr-con
Photonic heat transport across a Josephson junction
本文详细研究了耦合到两个不同温度的任意线性电路的约瑟夫森结中的光子热输运。首先，我们考虑线性近似，其中一个非线性约瑟夫森势被替换为一个二次和结作为一个电感。之后，我们讨论了结非谐性的影响。我们分别考虑了弱耦合极限和相反的强耦合极限，在弱耦合极限中，结能谱的布洛赫能带结构起着重要的作用。我们将我们的一般结果应用到两个具体的模型：一个约瑟夫森结耦合到两个欧姆电阻和两个谐振器。我们推导出简单的解析近似的光子热通量在许多限制的情况下。我们证明了嵌入式约瑟夫森结的电路提供了一个有用的平台，量子热力学实验。
2019-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Real-space superconducting properties in the atomically-thin limit: Ab initio approach and its application to Josephson junctions
本文提出从各向异性米格达尔-埃利亚什伯格计算提取实空间超导序参量的方法，应用于镓烯和NbSe$_2$双层，揭示范德瓦尔斯间隙作为内在弱连接，构建超薄可调约瑟夫森结。
2025-04-24 cond-mat.supr-con
Saturation of Two Level Systems and Charge Noise in Josephson Junction Qubits
研究了在衬底中电偶极矩涨落二能级系统（TLS）中产生的约瑟夫森量子比特中的电荷噪声$S_Q$。TLS由角频率为$Ω$且电场强度为$I$的交变电场驱动。没有广泛认识到，如果$I\gg I_c$，则小量子位中的TLS可以容易地强烈饱和，其中$I_c$是临界电场强度。为了研究饱和对电荷噪声的影响，我们用密度矩阵元表示噪声谱密度。为了确定密度矩阵元素对比率$I/I_c$的依赖性，我们使用Bloch-Redfield微分方程找到密度矩阵的稳态解。然后，我们得到一个表达式作为频率$f$和比率$I/I_c$的函数的电荷波动的谱密度。我们发现$1/f$电荷噪声在低频率下，并且电荷噪声在高频率下是白色的（恒定的）。使用平坦的态密度，我们发现TLS饱和在高或低频率的电荷噪声没有影响。
2009-02-18 cond-mat.supr-con
Coulomb blockade and Bloch oscillations in superconducting Ti nanowires
准一维超导沟道中的量子涨落导致由$2π$引起的序参量的相位的自发变化，或者称为量子相位滑移（QPS），其表现为远低于薄超导纳米线的临界温度的有限电阻和微小超导纳米环中的持续电流的抑制。在这里，我们报告的实验证据表明，在电流偏置的超导纳米线相同的量子点过程是负责的绝缘状态-库仑阻塞。当暴露于RF辐射时，内部布洛赫振荡可以与外部RF驱动同步，导致在I-V特性上形成量化电流阶跃。这种效应源于约瑟夫森结和超导纳米线之间的量子对偶性--QPS结（QPSJ）。
2012-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Buzdin, Shapiro and Chimera Steps in $φ_0$ Josephson Junctions
研究 $φ_0$ Josephson 结在电磁辐射下的磁矩进动与 Josephson 振荡锁定，提出 Buzdin 与 Chimera 台阶并揭示其共振和自旋–轨道耦合特性。
2023-08-11 cond-mat.supr-con
Phase-controlled proximity-effect in ferromagnetic Josephson junctions: calculation of DOS and electronic specific heat
研究了低温下带s波超导引线的脏铁磁S $\mid$ F $\mid$ S约瑟夫森结的热力学性质。我们采用一组现实的参数和边界条件，考虑一个统一的和非统一的交换场的形式的布洛赫畴壁铁磁层的完整的数值解。自旋活性界面的影响，通过微观的方法被纳入。我们主要研究了\textit{proximity effect}对系统的电子比热和态密度的影响，并通过超导相位差对系统的电子比热和态密度进行了调节。我们的主要结果是，在低温下，通过改变两个超导引线之间的相位差从0到接近$π$，可以实现系统的\textit{strongly modify the electronic specific heat}。对于交换场的小值$h\simeqΔ$，将发生比热的增强，而对于大值的$h$，通过增加超导引线之间的相位差来抑制比热。这些结果都解释在铁磁区的邻近改变DOS方面，我们讨论了可能的实验检测预测效果的方法。
2009-09-23 cond-mat.supr-con
Interlayer Phase Locking and Sliding Select Topological Melting Channels in Superconducting Bilayers
Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）
研究平面磁场下双层超导薄膜有限温度相变，零温有PT相变，有限温度下紧凑性分离缺陷机制，C-IC边界是PT孤子进入线，热熔化类似BKT，约瑟夫森锁定影响不同态的涡旋及熔化。
2026-10-27 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Signatures of a 4$π$-periodic supercurrent in the voltage response of capacitively shunted topological Josephson junctions
我们研究的理论方面的检测Majorana束缚态约瑟夫森结使用半经典RCSJ模型的结动力学。4 $π$ -周期性超电流贡献的影响可以通过其对Shapiro台阶的宽度和电压信号的傅立叶谱的影响来检测。我们解释了如何列入一个电容项的结果在一个强大的淬火的奇数步骤时，结欠阻尼，因此可以用来有效地检测马约拉纳束缚态。此外，在电容的存在下，第一和第三步骤被淬灭到不同的程度，如实验观察到的。我们研究的相位锁定的解决方案的发射光谱，表明存在的周期加倍可能难以测量的4 $π$ -周期的贡献，从傅立叶光谱。最后，我们研究了准周期区域的电压响应，并指出该区域的傅里叶谱和首次返回图如何反映超电流周期性的变化。
2017-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
A Dynamical Cross-over Regime in the Transmission and Reflection Spectra of Evanescent Waves with 2D Arrays of Josephson Junctions
当经典的二维有序约瑟夫森结（JJ）阵列暴露于倏逝波和调谐入射微波功率时，揭示了一个动态的交叉机制。在这些实验的最低可能温度下，1.1 K，在最低功率设置下，-55 dBm，倏逝波无损耗地传输，谐振呈现出约4200的品质因数。第二，较小的共振，这与主共振的功率增加而演变，也进行了研究。与主谐振的行为相反，该第二峰值随着入射功率的增加而增长，并且对于低于铌的超导临界温度的温度，该第二峰值不保持固定的谐振频率。这两个谐振的可调谐性作为温度和微波功率的函数进行了研究。最后，我们推测，这种动态的交叉制度是两个国家之间的过渡的相位相干性，在低微波功率的JJ阵列锁相和高微波功率的JJ阵列解锁的证据。
2013-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Single-vortex-induced voltage steps in Josephson-junction arrays
本文用数值方法和解析方法研究了交流+直流驱动的约瑟夫森结阵列中的单涡旋和单涡旋-反涡旋对。我们发现单涡阶的阵列的电压与电流特性（I-V）。它们在微观上对应于单个涡旋锁相，以在交流驱动电流的每个周期移动固定数量的血小板。在欠阻尼阵列中，我们发现涡旋运动的倍周期的步骤。我们观察到次谐波步骤在欠阻尼和过阻尼阵列。我们成功地比较了这些结果与非线性粘性涡运动的唯象模型。具有涡旋-反涡旋对的阵列的I-V显示分数电压阶跃。一个可能的连接，这些结果到目前的实验进行了讨论。
1996-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Quantum synchronization and transresistance quantization in superconducting devices
从理论上证明了超导器件中约瑟夫森振荡和布洛赫振荡的量子同步的可能性。需要一个$LC$振荡器来实现指数级小的同步误差率。同步导致类似于（分数）量子霍尔效应的跨阻量子化。
2012-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
The microwave phase locking in Bloch transistor
Royal Holloway University of London（伦敦大学皇家霍洛威学院）；National Physical Laboratory（英国国家物理实验室）；Sejong University（世宗大学）；HQS Quantum Simulations GmbH（HQS量子模拟有限公司）；Leibniz Institute of Photonic Technology（莱布尼茨光子技术研究所）
Bloch transistor通过诱导电荷实现微波与约瑟夫森结中Bloch振荡的相位锁定，实现量子化非耗散电流控制，为低温量子技术提供新方案。
2026-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Model of multiphoton transitions in a current-biased Josephson junction
本文提出了一个简单的电流驱动约瑟夫森结准束缚态间多光子跃迁模型。通过在结上施加频率和幅度可控的交流电压来诱导跃迁。当交流频率等于接地和第一激发准束缚态之间的分裂的n倍时，电压引起跃迁。我们计算的过渡矩阵元素的直流偏置电流I的函数，和交流电压的频率和幅度，代表结参数。我们还计算了频率依赖的吸收系数，通过解决相关的布洛赫方程时，交流振幅是足够小的。在这种情况下，吸收系数是以n光子吸收频率为中心的洛伦兹线的总和，其强度与矩阵元素的平方成比例。对于固定的交流电压幅值，n光子跃迁速率通常随n的增加而减小。我们还发现了一个特征的奇偶效应：吸收系数通常随I的n偶数增加，但随n奇数减少。我们的结果同意定性与最近的实验。
2008-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Phase-locking of driven vortex lattices with transverse ac-force and periodic pinning
对于一个涡旋晶格在周期性阵列中移动，我们表明解析和数值，一种新的类型的相位锁定发生在纵向直流驱动力和横向交流驱动力的存在。这种相位锁定与纵向交流驱动器的Shapiro阶跃相位锁定不同。我们发现，增加的临界电流和一个基本的相位锁定步长与驱动交流振幅的平方规模。我们的研究结果应结转到其他系统，如约瑟夫森结阵列中的涡旋运动。
2001-05-28 cond-mat.supr-con
Quantum dynamics of a single fluxon in Josephson junctions parallel arrays with large kinetic inductances
本文对囚禁在具有大动态电感的约瑟夫森结平行阵列（JJPA）中的单个磁通子（MF）的相干量子动力学进行了理论研究。MF是携带一个磁通量量子$Φ_0$的拓扑激励。MF被定量描述为约瑟夫森相分布中的$2π$ -扭结，并且对于具有高动力学电感的JJPA，这种分布的特征长度（MF的“尺寸”）急剧减小。我们用三个连续的约瑟夫森结的约瑟夫森相位来表征这种MF，分析了MF量子动力学中的各种相干宏观量子效应。特别是，我们得到的MF能带起源于一个单一的MF相邻细胞之间的JJPA的相干量子隧穿。详细研究了禁带宽度$Δ$与约瑟夫森耦合能$E_J$、充电能$E_C$和电池感应能$E_L$的关系。在长线性JJPA中，MF的相干量子动力学表现出特征频率为$f_{qb}=Δ/h$的衰减量子振荡。在短环形JJPA的相干量子动力学MF显示复杂的振荡控制的Aharonov-Casher相位$χ\propto V_g$，其中$V_g$是一个外部施加的栅极电压。在外加直流偏置$I$的情况下，量子MF的弱非相干动力学以宏观布洛赫振荡的形式实现，导致JJPA的典型“鼻子”电流-电压特性.当施加具有频率$f$的交流电流时，电流-电压特性在$I_n=2en f$处显示一组等距电流阶跃。
2021-01-14 cond-mat.supr-con quant-ph
Steering and Local Tunneling Signatures of Majorana Corner Modes in Altermagnetic Josephson Junctions
Guangdong Basic Research Center of Excellence for Structure and Fundamental Interactions of Matter, Guangdong Provincial Key Laboratory of Quantum Engineering and Quantum Materials, School of Physics, South China Normal University（华南师范大学物理学院）；Guangdong-Hong Kong Joint Laboratory of Quantum Matter, Frontier Research Institute for Physics, South China Normal University（华南师范大学前沿物理研究院）
提出利用相位偏置的交错磁约瑟夫森结，通过超导相位差和奈尔矢量方向独立调控边界质量，实现马约拉纳角模式在固定器件角点间的确定性空间重定位，并产生控制相关的电导开关特征以区分拓扑态。
2026-11-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
High-field Josephson effect enabled by a moiré Hofstadter spectrum
Ludwig-Maximilians-Universität（路德维希-马克西米利安大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Nanomaterials and Nanotechnology Research Center (CINN-CSIC), Universidad de Oviedo (UO)（阿斯图里亚斯大学纳米材料与纳米技术研究中心（CINN-CSIC））；Yale University（耶鲁大学）；Aalto University（阿尔托大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
研究利用莫尔工程化石墨烯约瑟夫森结克服磁场对超导干涉测量的限制，通过弹道石墨烯/hBN结实现相位相干安德列夫输运，展示高场约瑟夫森干涉，为高场超导干涉测量建立新平台。
2026-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Aharonov-Casher-Effect Suppression of Macroscopic Tunneling of Magnetic Flux
我们提出了一个系统，其中宏观磁通隧道的幅度可以通过Aharonov-Casher效应调制。该系统是一个RF-SQUID，其约瑟夫森结被布洛赫晶体管取代--两个结被一个小的超导岛隔开，在超导岛上可以通过外部栅极电压感应电荷。当结的约瑟夫森耦合能相等且感生电荷为q=e时，隧穿路径之间的相消干涉使磁通隧穿率为零。该设备也可以用作量子计算的量子比特。
2001-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Long-range Phase Coherence and Tunable Second Order $ϕ_0$-Josephson Effect in a Dirac Semimetal $1T-PtTe_2$
本研究在II型狄拉克半金属$1T-PtTe_2$中发现由螺旋自旋-动量锁定诱导的大本征约瑟夫森二极管效应，提出可通过磁场调谐谐波相位的二阶$ϕ_0$-结，为研究约瑟夫森二极管效应及高阶超流输运提供理想平台。
2024-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Terahertz emission from mutually synchronized standalone Bi2Sr2CaCu2O8+x intrinsic-Josephson-junction stacks
本文证明独立BSCCO本征约瑟夫森结堆叠可通过共享公共金层实现相互同步，在745-765 GHz范围内表现出±0.4 GHz的相位相关性，为缓解焦耳热限制、同步更多堆叠并提高太赫兹辐射功率提供了新途径。
2024-05-31 cond-mat.supr-con
Novel Effects in High-Tc Granular Superconductors Predicted via Model of 3D Josephson Junction Arrays
尽管约瑟夫森结阵列（JAA）已经被积极研究了几十年，但它们继续为各种有趣和奇特的现象（对于潜在的应用来说既基本又重要）做出贡献，同时为测试新的理论思想提供了有用的工具。仅举几个最近的例子，提及顺磁迈斯纳效应（PME）以及最近引入的热相效应和压相效应就足够了，这些效应分别表明热梯度和施加的应力对相邻晶粒之间的相位差的直接影响。与此同时，人工制备的超导颗粒岛，以及各种模型的JJA，证明有用的研究这些系统中的充电效应，从库仑阻塞的库珀对隧道和布洛赫振荡的量子弹道涡旋的传播。本文综述了最近提出的一些新的效应，这些效应应该表现在弱连接轴承超导体或人工制备的JJA中。在第二节中，我们考虑了在一个模型颗粒超导体中出现的电场感生磁化（类似于所谓的磁电效应）。在第3节中研究了磁场诱导的电极化的强度的双重效应。最后，在第4节中，我们讨论了在机械载荷下颗粒材料中可能发生的另外两种有趣的效应。具体来说，我们预测存在的应力诱导的顺磁矩在零施加磁场（约瑟夫森压磁），并研究其对低场磁化（导致机械诱导PME）的影响。
2001-06-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Phase biasing of a Josephson junction using Rashba-Edelstein effect
本文利用 Rashba-Edelstein 效应，通过 Nb-(Pt/Cu)-Nb 平面 Josephson 结直接探测非平衡自旋矩，发现 Fraunhofer 图样在垂直磁场下发生偏移，并证明该器件可作为超导量子电路的无磁相位电池。
2023-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
