Quantum electrodynamic fluctuations of the macroscopic Josephson phase
本文研究了考虑电磁真空量子涨落的超导约瑟夫森链路中相对相位的平衡动力学。光子在相对库珀对数上充当超欧姆热浴，从而间接地在宏观相位差上充当超欧姆热浴。由于纵向电磁场携带的库仑相互作用，这导致均方<λ ^2>的增强，从而增加了扩展。我们还包括由于准粒子隧穿的电子自由度的相互作用，这耦合到相位，只是间接的粒子数。同时列入的辐射场的波动和准粒子隧穿导致一种新型的粒子浴哈密顿量子粒子耦合通过其位置和动量到两个独立的玻色子热浴。我们研究了这两种机制之间的相互作用，在目前的背景下，发现干涉贡献的量子涨落的阶段。我们探讨的QED效应在这里讨论的可观测性。
2003-08-27 cond-mat.supr-con
Josephson-Kondo screening cloud in circuit quantum electrodynamics
我们表明，非本地极化响应的多模电路QED设置，设计从库珀对盒耦合到一个长链的约瑟夫森结，提供了一个替代路线访问难以捉摸的近藤屏蔽云。对于中等的电路阻抗，我们解析计算的电荷磁化率沿电路的衰减，这涉及到量子比特和它的电磁环境之间的空间纠缠的通用线型。在大的电路阻抗，我们数值上发现进一步的空间相关性是特定于一个真正的多体状态。
2015-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Electrodynamics of Josephson vortex lattice in high-temperature superconductors
研究了层状超导体中约瑟夫森涡旋晶格对高频c轴电场的响应。我们发现了一个简单的关系连接的动态介电常数与超导相的扰动，引起振荡电场。数值求解方程的振荡相，我们计算了在不同的磁场的损失函数的频率依赖性，包括区域的稀释和密集的约瑟夫森涡旋晶格。整体行为主要由c轴和面内耗散参数决定，这与各向异性成反比。在$\mathrm{Bi_{2}Sr_{2}CaCu_{2}O_{x}}$和欠掺杂的$\mathrm{YBa_{2}Cu_{3} O_{x}}$中相应地实现了弱耗散和强耗散的情况。响应的主要特征是约瑟夫森等离子体共振峰。在弱耗散的情况下，额外的卫星出现在稀制度主要是在较高的频率区域，由于激发的等离子体模式与波矢量设置的晶格结构。在密格极限下，等离子体峰向高频移动，强度迅速下降，与实验和理论分析一致。涡振荡的唯象理论很好地描述了低频损失函数的行为。在非常强的面内耗散的情况下，在损失函数中的附加峰出现在等离子体频率以下。在欠掺杂的$\mathrm{YBa_{2}Cu_{3} O_{x}}$中实验观察到这样的峰。它是由频率依赖性的面内贡献的损失，而不是一个明确的模式的相位振荡。
2007-08-02 cond-mat.supr-con
Towards Measuring Vacuum Polarization of Quantum Electrodynamics with Superconducting Junctions
本文提出了一种基于超导电路和约瑟夫森结的实验装置，研究了量子电动力学中真空极化引起的外加磁场对约瑟夫森系数的影响。这个强有力的实验可以被认为是少数可能的机会之一，观察精细的量子场论修正在低能区的凝聚态系统。这也是对计量学中重要的约瑟夫森常数普适性的一种新的检验。我们将期望读出信号的信噪比随着实验的运行时间成二次方地增加。输出信号的这一特性将保证以所需精度进行测量的可行性
2016-12-30 cond-mat.supr-con quant-ph
Effect of Charge-neutrality Breaking on Localized Terahertz Waves in a Plate of Layered Superconductor
该研究解析分析了电荷中性破缺对有限厚度层状超导体平板内局域约瑟夫森等离子体波谱的影响，揭示了其引发的额外本征模与禁带，并考察了不同场分布的表面及波导本征模。
2024-02-01 cond-mat.supr-con
Proposed cavity Josephson plasmonics with complex-oxide heterostructures
我们讨论了如何复杂的氧化物异质结构，包括高Tc超导铜氧化物可以用来实现一个阵列的亚毫米腔，支持约瑟夫森等离子体激元。这些腔有几个有吸引力的功能，为新型的轻物质相互作用的研究，我们表明，他们促进太赫兹频率辐射和约瑟夫森等离子体之间的“超强”耦合。约瑟夫森等离子体激元的腔电动力学允许操纵超导序参量相位相干性。作为一个例子，我们讨论了它如何可以用来冷却超导相位波动与光。
2016-01-06 cond-mat.supr-con
Quantum Tera-Hertz electrodynamics in Layered Superconductors
与量子电动力学相似，我们推导了层状超导体中约瑟夫森等离子体波的量子场论，它描述了两种相互作用的约瑟夫森等离子体波玻色子：一种是有质量的，另一种是几乎无质量的.我们还计算了它们的衰减和散射的幅度。提出了一种增强本征约瑟夫森结（SIJJ）中宏观量子隧穿（MQT）的机制。由于LSC中许多结之间的长程相互作用，计算的MQT逃逸率$Γ$对堆叠中的结的数量具有非常非线性的依赖性。这允许定量地描述在Bi 2212堆中的引人注目的最近实验。
2006-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Interlayer electrodynamics in the organic superconductor k-(BEDT-TTF)_2Cu(NCS)_2: evidence for a transformation within the vortex state
利用微波腔微扰技术研究了有机超导体kappa-（BEDT-TTF）2Cu（NCS）2涡旋态的层间电动力学。观察到的约瑟夫森等离子体模式，这是非常敏感的相关性在相邻层中的旋涡的位置，因此，可以被用来衡量标题化合物中的旋涡和晶体钉扎网站之间的集体效应。我们以前的研究[M]。M. Mola等人，Phys.Rev.B62（2000）5965]揭示了从相关准二维钉扎涡相到脱钉或液态的转变。在这项研究中，我们进行了详细的分析的磁场依赖的约瑟夫森等离子体频率内的两个阶段。我们的研究结果与最近的理论模型一致：在液体状态下，平方等离子体频率衰减的磁场强度，B的倒数，而在钉扎阶段，观察到一个慢得多的衰减，这是弱钉扎的指示。
2002-06-22 cond-mat.supr-con
Phase dynamics and dissipation in tunnel ferromagnetic Josephson junctions
University of Naples Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）；QuantWare；Leibniz Institute for Solid State and Materials Research（莱布尼兹固体与材料研究所）
研究隧道铁磁约瑟夫森结的相动力学与耗散特性，通过比较不同电极材料和铁磁中间层的电动态特性，揭示其在微米到亚微米尺度下的行为，发现亚微米铝基设备的电动态特性与最先进的transmon量子比特相当，并显示出量子相扩散的特征。
2026-10-09 cond-mat.supr-con
DEC-QED: A flux-based 3D electrodynamic modeling approach to superconducting circuits and materials
该研究提出计算方法DEC-QED，基于离散外微分空间粗粒化公式，可在任意三维电磁环境中准确建模含约瑟夫森结的超导电路电动力学，捕捉相关超导现象与动力学，其规范不变表述适用于二次量子化，助力超导器件设计。
2023-04-16 cond-mat.supr-con physics.comp-ph quant-ph
A microscopic model for Josephson currents
本文提出并分析了超导平板间约瑟夫森结的微观模型。对于这个模型，明确地构造了整个系统的非平衡稳态，并分析了它的性质。特别是，严格计算的约瑟夫森电流作为两个板的相位差的函数和约瑟夫森电流的典型属性被恢复。
2003-11-20 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con math-ph
RF bifurcation of a Josephson junction: microwave embedding circuit requirements
约瑟夫森隧道结在动力学分岔点附近被射频驱动，可以放大量子信号。只有当结的电动力环境满足一定的条件时，分叉点才鲁棒地存在。本文提出了一种处理任意微波电路中约瑟夫森结非线性动力学的一般形式。我们找到了存在分叉机制的充分条件：a）结的嵌入阻抗需要在特定频率$ω_{R}$处呈现共振，共振的品质因子$Q$和结的参与比$p$满足$Qp\gg 1$; b）驱动频率应该是低频失谐远离$ω_{R}$超过$\sqrt{3}ω_{R}/(2Q)$。
2006-12-22 cond-mat.supr-con
The Circuit Quantum Electrodynamical Josephson Interferometer
阵列的电路腔提供了迷人的前景，探索量子多体系统中的驱动耗散制度，激励损耗不断补偿相干输入驱动器。在这里，我们研究了由三个传输线谐振器组成的系统，其中两个外部谐振器由相干输入源驱动，中心谐振器与超导量子比特相互作用。鉴于这种装置的低激发数状态先前已经用数值积分考虑过，我们在此具体地解决高激发密度状态。我们提出了两种方法的形式，这些制度的分析近似。第一种方法是量子涨落中的Bogoliubov或线性展开，它可以被理解为弱非线性的近似。作为第二种方法，我们引入了一个精确的方法来驱动克尔非线性，可以理解为低隧穿率的近似的光子隧穿的平均场去耦的组合。与低激发态相比，我们发现，对于高激发数，随着谐振腔之间隧道耦合的增加，中心腔输出光子的反聚束并不单调消失。
2013-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Dynamics of point Josephson junctions in a microstrip line
本文分析了一个新的长波模型，该模型描述了超导腔中点约瑟夫森结阵列的电动力学。它由具有狄拉克δ函数正弦非线性的波动方程组成。我们引入了一个适应的频谱问题，其频谱给出了任何阵列的电流-电压特性曲线中的谐振。利用相关的内积和本征模，我们建立了在共振的解决方案是由两个简单的常微分方程。
2010-04-03 cond-mat.supr-con nlin.PS
Magnetic penetration depth and vortex structure in anharmonic superconducting junctions with an interfacial pair breaking
在Ginzburg-Landau理论中，超导结的穿透深度lj是界面对破缺、磁场和Josephson耦合强度的函数。当界面对分裂增加时，lj增加，从而扩大了局域约瑟夫森电动力学对强约瑟夫森耦合结的适用性。在具有强非谐电流-相位关系的结中，lj对磁场的依赖性导致弱场穿透深度与约瑟夫森涡旋特征尺寸之间的显著差异.对于这种结，发现了lj和下临界场与约瑟夫森耦合常数的非单调关系，并建立了约瑟夫森涡旋中超导电流和磁场空间分布的特殊特征。
2014-05-23 cond-mat.supr-con
Vortex dynamics in dilute two-dimensional Josephson junction arrays
本文用多重俘获模型研究了稀疏二维约瑟夫森结阵列中超导岛缺失时热激发涡旋的动力学。已经计算出的频率相关的流动性的旋涡的表达式，它允许获得的频率相关的复杂的电动力学响应的阵列的不同分数的失踪的岛屿。
2004-06-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Ballistic Four-Terminal Josephson Junction: Bistable States and Magnetic Flux Transfer
研究了弹道约瑟夫森微结构中的宏观量子干涉效应。所研究的系统由四块超导体（终端），弱耦合通过介观矩形正常金属（二维电子气）。我们发现，弹道系统的非局域电动力学导致特定的电流相位关系的介观多端约瑟夫森结。超导电流的非定域耦合对超导序参量在不同终端的相位产生“拖曳”效应。基于这种效应的复合约瑟夫森结表现出受外磁通量控制的二能级系统行为。研究了非局域耦合超导环系统中的磁通量传输效应。
1999-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Observation of Supercurrent in PbIn-Graphene-PbIn Josephson Junction
超导体-石墨烯-超导体（SGS）结为研究狄拉克费米子的相对论电动力学和邻近诱导超导提供了一个独特的平台。我们报告了在温度高达4.8K，具有大IcRn（~ 255 microV）的情况下，在与Pb 1-xInx（x=0.07）电极接触的石墨烯的近耦合超导结中观察到的约瑟夫森效应。这表明Pb 1-xInxSGS结将促进超导量子信息器件和石墨烯超导增强相相干输运的发展。
2011-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dual relaxation oscillations in a Josephson junction array
本研究发现一维约瑟夫森结阵列中存在与单结振荡电路对偶的弛豫振荡，通过对偶电路定量解释其动力学及偏置依赖，验证注入锁定可产生电流平台，并用热模型阐明弛豫阶跃机制。
2024-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Parametric effects in circuit quantum electrodynamics
本文综述了约瑟夫森结超导电路中量子参量现象的研究进展。我们讨论了参数驱动可调谐腔中的物理过程，并概述了其描述的理论基础。详细讨论了简并和非简并参量共振的放大和频率转换，包括量子噪声压缩和光子纠缠。这一领域的实验进展对成功研制用于超导量子信息技术的量子限幅参量放大器起了决定性作用。我们还讨论了非线性下转换过程和实验的自持参数和次谐波振荡。
2019-08-15 cond-mat.supr-con quant-ph
Strong mechanically-induced effects in DC current-biased suspended Josephson junctions
超导性是宏观尺度上量子相干性的结果。由金属或绝缘弱连接分开的两个超导体表现出交流约瑟夫森效应-直流电压偏置转换为交流超电流。该电流可用于激活悬挂的薄弱环节中的机械振荡。由于直流电压偏置条件在实验中很难实现，因此我们从理论上分析了如何利用约瑟夫森效应在纯直流电流偏置的实验相关条件下激活和检测机械振荡。我们首次揭示了如何改变机电耦合的强度，结果在两个定性不同的制度，显示出戏剧性的影响的振荡的直流电流-电压特性的设备。这些现象包括弱耦合时出现Shapiro状平台，强耦合时出现突然的机械诱导再俘获。我们的预测，可测量的最先进的实验设置，允许使用DC技术的谐振器的频率和品质因数的确定。
2017-09-05 cond-mat.supr-con
Revealing the frequency-dependent oscillations in the nonlinear terahertz response induced by the Josephson current
本研究利用太赫兹泵浦-探测光谱观测高温超导铜氧化物 c 轴响应中与探测频率线性相关的振荡，并通过 Josephson 三阶非线性电动力学与界面发射理论加以解释。
2023-11-02 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
Cavity quantum electrodynamics using a near-resonance two-level system: emergence of the Glauber state
超导体中的随机隧穿二能级系统（TLS）由于对超导量子比特的性能产生不利影响而引起人们的兴趣。TLS与量子位的耦合允许单独的TLS表征，这在以前仅限于由氧化铝制成的（薄）约瑟夫森隧道势垒内的TLS。在这里，我们报告了在集总元件LC微波谐振器的电容器内测量单个TLS，该谐振器形成了腔量子电动力学（CQED）系统，并允许在与量子比特不同的结构和材料中进行单个TLS表征。由于电介质的体积减小（80 $μ$ m $^{3}$），即使具有中等电介质厚度（250 nm），我们也实现了强耦合制度，如在腔光谱中观察到的真空拉比分裂所证明的。用Jaynes-Cummings光谱模型分析，在氮化硅膜中观察到相干时间为3.2 $μ$ s的TLS，这比从超导量子比特中看到的要大。随着驱动功率的增加，我们观察到一个不寻常的，但可以解释的一组连续和离散的交叉从真空拉比分裂过渡到Glauber（相干）状态。
2015-03-25 cond-mat.supr-con
Many-Body Quantum Electrodynamics Networks: Non-Equilibrium Condensed Matter Physics with Light
我们回顾了最近的发展，非平衡量子动力学和多体物理与光，在超导电路和约瑟夫森类似物。我们从量子杂质模型开始，总结了耗散和驱动系统的影响。我们提到的理论和实验的努力，这些非平衡量子系统的特点。我们展示了如何约瑟夫森结系统可以实现等效的近藤效应与微波光子。近藤效应的特征在于重整化光频率和光子的瑞利弹性透射峰。我们还解决了物理的混合系统，包括介观量子点设备耦合到电磁谐振器。然后，我们讨论了量子电动力学（QED）网络的扩展，允许工程师的Jaynes-Cummings晶格和拉比晶格模型。这打开了一扇新的多体物理学的大门，光的平衡，与莫特超流过渡观察超冷原子在光晶格。然后，我们总结了最近的理论预测实现拓扑相位与光。在光晶格和光子晶格系统中，人们已经成功地用超冷原子实现了合成规范场和自旋-轨道耦合--例如，使用随时间变化的周期性Floquet微扰。最后，我们讨论了在阶梯几何和二维几何中与玻色-哈伯德模型有关的约瑟夫森效应。玻色-哈伯德模型与Jaynes-Cummings晶格模型在光与物质之间的大失谐极限下是相关的。在合成规范场的存在下，我们证明了迈斯纳电流存在于绝缘的莫特相。
2016-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Coupled Superconducting Phase and Ferromagnetic Order Parameter Dynamics
通过磁序参量和单重态约瑟夫森超电流之间的直接耦合，我们检测自旋波共振，和它们的色散，在铁磁约瑟夫森结中，通常的绝缘或金属势垒被替换为弱铁磁体。耦合出现在约瑟夫森效应的夫琅和费干涉描述中，因为磁性层充当时间相关的相位板。频率为ws的自旋波共振意味着耗散，当hbar ws = 2 eV时，该耗散反映为约瑟夫森结的电流-电压曲线中的凹陷。因此，我们只对10^7个镍原子进行了共振实验。
2009-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonlocal long-range synchronization of planar Josephson junction arrays
我们研究阵列的平面铌约瑟夫森结与接触的中间电极，允许测量的个别路口，因此，提供了一个深入了解复杂的阵列动力学。我们观察到一个强大的相位锁定的阵列，尽管一个显着的结间分离。报道了几种不寻常的现象，如双稳态临界电流与再入超导附近的结切换时，和不正确的夏皮罗步骤，发生在附近的结的外部RF辐射和内部约瑟夫森频率之间的混合频率。我们的研究结果揭示了一个令人惊讶的强大和长距离的结间相互作用。这是由于平面结电动力学的非定域性，所造成的杂散电磁场的远程传播。这种非局域性极大地增强了高频结间耦合，使大规模同步成为可能。因此，我们得出结论，平面几何是有利于实现相干约瑟夫森电子学。
2022-01-27 cond-mat.supr-con nlin.AO physics.app-ph
Terahertz Metamaterial Renormalization of Superconducting Josephson Plasmons in La$_{1.85}$Sr$_{0.15}$CuO$_4$
本研究通过超材料谐振器阵列与铜氧化物超导体LSCO的约瑟夫森等离激元耦合，实现了太赫兹频率的重整化，并展示了可调谐ENZ超材料的非线性响应，为腔操控超导研究提供了新视角。
2024-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Edge dependence of the Josephson current in the quantum Hall regime
Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
研究通过对比不同边缘结构的石墨烯 Josephson 接头，揭示了量子反磁态通过反向传播的量子反磁边缘态介导 Andreev 绑定态，从而实现 Josephson 耦合机制。
2025-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Superconducting junction of a single-crystalline Au nanowire for an ideal Josephson device
我们报告的单晶金纳米线，连接到铝电极的超导结的制造和测量。电流-电压特性曲线显示出明显的超导转变温度以下的Al和量子化的电压平台上的应用微波辐射的超导分支，从约瑟夫森关系预期。在正常金属（Au）和超导体（Al）之间的界面处形成非常接近理想极限1的高度透明（0.95）接触。非常高的透明度归因于Au纳米线的单一结晶性和Au与Al之间形成的无氧化物接触。差分电导的子隙结构很好地解释了介观约瑟夫森结的标志--相干多次Andreev反射（MAR）。这些观察结果表明，单晶Au纳米线可用于开发利用相干电输运的新型量子器件。
2011-02-22 cond-mat.mes-hall 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
Circuit Quantum Electrodynamics of Granular Aluminum Resonators
晶体缺陷或掺杂剂的引入可以产生所谓的“脏超导体”，其特征在于减少的相干长度和准粒子平均自由程。特别是颗粒超导体，如颗粒铝（GrAl），由通过约瑟夫森接触连接的非常均匀的晶粒组成，由于其丰富的相图和实用优势，如增加的临界温度，临界场和动态电感。在这里，我们报告的测量和建模电路量子电动力学性能的GrAl微波谐振器在一个宽的频率范围内，直到频谱超导能隙。有趣的是，我们观察到自克尔系数范围从$10^{-2}$ Hz到$10^5$ Hz，在一个数量级内，从分析计算的基础上GrAl微观结构。这种顺从的非线性，结合相对较高的品质因数在$10^5$范围内，打开了新的途径，应用在量子信息处理和动力学电感检测器。
2018-02-07 cond-mat.supr-con quant-ph
Nonequilibrium and relaxation effects in tunnel superconducting junctions
具有薄膜扩散板和足够长的引线的平面隧道结的特定性质是与隧道势垒的裸透明性相比其透射系数的本质增强[1，2]。在电压偏置的结，这创造了有利的条件，强非平衡的准粒子在结板和铅，产生的多粒子隧道。我们从理论上研究了这种结中的非平衡和弛豫过程之间的相互作用，发现引线中的非平衡显著地改变了$eV > 2Δ$的电流-电压特性，特别是过量电流，而强扩散弛豫恢复了经典隧道模型的结果。在$eV \leq 2Δ$，扩散弛豫降低了多粒子电流的峰值。连接板中的非弹性弛豫基本上抑制了$n$ -粒子电流（$n>2$），对于奇数，抑制因子为$n$，对于偶数，抑制因子为$n$，抑制因子为$n/2$。这一结果对解决约瑟夫森结超导量子比特的退相干问题具有重要意义。
2016-12-03 cond-mat.supr-con
Integration of topological insulator Josephson junctions in superconducting qubit circuits
将半导体约瑟夫森结（JJ）集成到超导量子线路中，为混合量子比特提供了一个通用的平台，并提供了一种强有力的方法来探测奇异的准粒子激发。最近的建议，使用电路量子电动力学（cQED）来检测拓扑超导激励集成的新拓扑材料在这样的电路。在这里，我们报告的实现超导transmon量子比特与$(Bi_{0.06}Sb_{0.94})_{2}Te_{3}$拓扑绝缘体（TI）的JJ使用超高真空制造技术。我们的衬底上的微波损耗与单片集成的硬掩模，用于选择性区域生长的TI纳米结构，意味着微秒限制弛豫时间，从而与强耦合cQED的兼容性。我们使用腔-量子比特相互作用来证明基于TI的transmons的约瑟夫森能量与它们的JJ维度成比例，并证明量子比特控制以及时间量子相干性。我们的结果铺平了道路，先进的研究拓扑材料在这两个新的约瑟夫森和拓扑量子比特。
2021-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci 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
A V-shape superconducting artificial atom based on two inductively coupled transmons
电路量子电动力学系统通常由谐振器和两级人工原子构成，但使用多级人工原子可以在量子技术中实现有前途的应用。在这里，我们提出了一个约瑟夫森结电路专用于操作作为一个V形人工原子的实现。基于两个内部自由度的概念，该器件由两个通过电感耦合的transmon量子比特组成。约瑟夫森非线性引入了两个自由度之间的强对角耦合，其在量子非破坏读出方案中以及在基于超导电路的微波交叉克尔介质的实现中找到应用。
2015-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
A Josephson phase battery
电池是将化学反应转化为能够为电子电路供电的持续电压偏置的经典装置。类似地，相位电池是向量子线路的波函数提供持续相位偏置的量子设备。它代表了基于量子相干性的量子技术的关键要素。与电压电池不同，相位电池迄今尚未实现，主要是因为量子相位的自然刚性，在典型的量子线路中，由奇偶性和时间反演对称性约束强加。在这里，我们报告的第一个实验实现的相电池的混合超导电路。它由具有非成对自旋表面态的n掺杂InAs纳米线和Al超导引线组成。我们发现非成对自旋态的铁磁极化被有效地转换成一个持续的相位偏置$φ_0$穿过导线，导致反常约瑟夫森效应。通过施加外部面内磁场，实现了$φ_0$的连续调谐。这允许量子相位电池的充电和放电，并揭示了我们的理论模型预测的反常约瑟夫森效应的对称性。我们的结果表明，自旋轨道耦合和交换相互作用的联合行动如何打破系统的相位刚性诱导电荷，自旋和超导相之间的强耦合。这种相互作用为拓扑量子技术、超导电路和电路量子电动力学的先进方案开辟了道路。
2020-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Tunable mechanically-induced hysteresis in suspended Josephson junctions
本文提出一种悬浮约瑟夫森结，通过外加磁场下的洛伦兹力实现电子电流与机械运动的耦合，在直流I-V特性中产生可调谐的机械诱导滞回，并仅需直流测量即可探测高频机械振荡。
2023-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
One-dimensional spin-orbit coupled Dirac system with extended $s$-wave superconductivity: Majorana modes and Josephson effects
受拓扑绝缘体边界电子自旋动量锁定的启发，我们研究了一维自旋轨道耦合无质量Dirac电子与$s$波超导配对系统.由于自旋-轨道耦合，我们的模型只有两种线性色散模式，我们把它们看作是向右运动的自旋向上和向左运动的自旋向下。晶格和连续模型进行了研究。在格点模型中，我们发现，一个单一的马约拉纳零能量模式出现在有限系统的每一端，只要$s$波配对具有扩展的形式，与最近邻配对大于现场配对。我们确认这两个数值和分析计算的绕组数。接下来，我们研究了一个具有薛定谔和狄拉克类项的模型的格点版本，发现该模型在拓扑平凡和非平凡相之间存在拓扑转变，这取决于薛定谔和狄拉克项的相对强度。然后，我们研究了一个连续系统组成的两个$s$波超导体与不同相位的配对。值得注意的是，我们发现该系统有一个{\it单一} Andreev束缚态，这是本地化的交界处。当配对相位差跨越$2 π$的倍数时，Andreev束缚态接触超导能隙的顶部并消失，并且从能隙的底部出现不同的状态。我们还研究了在这样的结的交流约瑟夫森效应的电压偏置，既有一个常数$V_0$和一个长期的振荡频率$ω$。我们发现，与标准的约瑟夫森结，夏皮罗高原出现时，约瑟夫森频率$ω_J= 2eV_0/\hbar$是一个合理的分数$ω$。我们讨论的实验，可以实现这样的路口。
2021-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
