Structural dynamics probed by high-coherence electron pulses
超快测量技术为我们对固体和纳米结构的性质和功能的微观理解做出了重要贡献。基于X射线和电子的短脉冲的方法提供了具有不断增长的空间和时间分辨率的原子级前景。时间分辨电子衍射和显微镜是研究激发态物质非平衡结构动力学的最有力的方法之一。在这篇文章中，我们讨论了在超快电子成像的脉冲电子束的相干性显着改善启用的最新进展。具体而言，我们回顾了超快低能电子衍射（ULEED）的发展和首次应用于表面结构动力学的研究，并讨论了激光触发场发射源促进超快透射电子显微镜（UTEM）的新机会。这些和进一步的发展将使相干电子束成为未来超快纳米成像的重要组成部分。
2020-08-25 cond-mat.mes-hall
New quantum phases in a one-dimensional Josephson array
我们研究了有序的一维小颗粒约瑟夫森阵列的相图。在这样的系统中的平均颗粒电荷可以通过栅极电压来调节。在小的晶粒间电导，这个系统是强相关的，因为电荷离散约束（库仑阻塞）。在电荷简并点附近的栅极电压，我们发现新的相位相当于一个相称的电荷密度波和排斥Luttinger液体。这些相位的存在可以通过约瑟夫森电流对栅极电压的特殊依赖性来探测。
1997-05-16 cond-mat.mes-hall
Finite Length Effects and Coulomb Interaction in Ge Quantum Well-Based Josephson Junctions Probed with Microwave Spectroscopy
IBM Research Europe - Zurich（IBM欧洲苏黎世研究中心）；IBM Quantum, T.J. Watson Research Center（IBM量子T.J.沃森研究中心）
利用微波光谱学研究了接近态锗量子井中的 Josephson 结构中的 ABSs，揭示了有限长度效应和库仑相互作用对 ABSs 的影响。
2025-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Lasing at half the Josephson frequency with exponentially long coherence times
我们描述了一个超导装置，能够产生激光在可见光范围内的约瑟夫森产生频率的一半，与光的光学相位锁定到超导相位差。较早提出的装置，所谓的“半约瑟夫森激光器”[物理评论快报。107，073901（2011）]不能提供长的相干时间，因为发射极状态之间的自发切换。为了规避这一点，我们考虑N >> 1个发射器驱动光学谐振器模式。我们得到一个通用的模型，捕捉这些设备的基本物理，而不依赖于具体的微观细节。我们发现的条件下，相干时间是指数长，从而超越了普通激光器的相干时间的基本限制。为此，我们研究了设备中的噪声。特别是，我们感兴趣的光场的大波动率的限制，典型的波动是小的。大的波动负责激光器在辐射的稳定状态之间的切换，因此决定了相干时间。
2013-03-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coherence of a Josephson phase qubit under partial-collapse measurement
我们讨论了量子演化的衰减状态在最近的实验Katz等人。基于精确的分析和数值解的一个简单的模型，我们确定了一个制度，其中量子比特保持在一个有限的时间间隔独立的三个竞争退相干过程的速率的相干性。在这种情况下，量子衰变过程可以通过“弱”测量连续监测，而不会影响量子比特的相干性。
2007-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Nambu-Goldstone modes and the Josephson supercurrent in the bilayer quantum Hall system
在填充因子为$ν=1$的双层量子霍尔系统中，层间相位相干性自发产生。另一方面，自旋和赝自旋自由度在填充因子为$ν=2$的双层量子霍尔系统的倾斜反铁磁相中相干纠缠。对于这两种情况，都出现了复杂的南武-戈德斯通模式，在零隧道相互作用极限下具有线性色散。然后，它的相场在每一层中激发约瑟夫森超导电流，这就像超导体一样是无耗散的。利用Grassmannian形式，研究了在$ν=1,2$下双层量子霍尔系统中，Nambu-Goldstone模与Josephson超电流的相位相干性及其对霍尔电阻的影响.
2013-04-01 cond-mat.mes-hall
Noise-induced quantum coherence and persistent Rabi oscillations in a Josephson flux qubit
我们从理论上证明了噪声对超导磁通量子比特中量子相干性的增强作用。首先，外部经典噪声可以增加量子比特密度矩阵的非对角分量。第二，在存在噪声的情况下，拉比振荡存活的时间明显长于无噪声系统中的拉比衰减时间。这些拉比振荡表现为量子位对交流驱动场的强制响应的调制。这些效应可以被认为是量子随机共振的表现，并且与实验技术有关，例如拉比光谱。
2009-09-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
The superconducting clock-circuit: Improving the coherence of Josephson radiation beyond the thermodynamic uncertainty relation
针对约瑟夫森辐射相干性受约翰逊-奈奎斯特噪声限制的问题，基于经典摆钟可打破热力学不确定关系（TUR）的发现，提出以TUR违背为设计原理的超导时钟电路，实现了直流偏置下的相干交流辐射发射。
2024-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Ground-state characterization of Nb charge-phase Josephson qubits
我们提出的约瑟夫森电荷相位量子比特电感耦合到一个射频驱动的坦克电路，使读出的状态，通过测量约瑟夫森电感的量子比特的调查。电路包括具有60 nm和80 nm的线性尺寸的结制造从Nb三层，并允许在液氦温度下的相关样品参数的测定。所观察到的部分抑制的循环超导在4.2 K的量子统计模型的框架中解释。我们研究了20 mK下不同约瑟夫森耦合与库仑荷电能量比的量子位结构的基态性质，证明了量子位岛上的相位和电荷都是由磁控制的.
2006-02-09 cond-mat.mes-hall
From Shapiro steps to photon-assisted tunneling in microwave-driven atomic-scale Josephson junctions with a single (magnetic) adatom
本文研究微波驱动的原子尺度 Josephson 结，揭示普通 Pb-Pb 结的 Shapiro 相干台阶及磁性吸附原子诱导的光子辅助准粒子隧穿导致的非相干转变。
2025-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Observation of high coherence in Josephson junction qubits measured in a three-dimensional circuit QED architecture
基于约瑟夫森结的超导量子线路在展示量子行为和可扩展性方面取得了快速进展。然而，未来的前景最终取决于约瑟夫森结的内在相干性，以及超导量子比特是否能够与其环境充分隔离。我们介绍了一种新的超导量子线路结构，它采用三维谐振器，在保持与控制信号足够耦合的同时抑制量子比特的退相干。利用这种新的结构，我们证明了约瑟夫森结量子比特是高度相干的，在不使用自旋回波的情况下，从$T_2 \sim 10 μ$到$20 μ$，并且高度稳定，没有$1/f$临界电流噪声的证据。这些结果表明，这些量子位中约瑟夫森结的整体质量将允许几个$10^{-4}$的错误率，接近纠错阈值。
2011-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Proximity effect in a two dimensional electron gas probed with a lateral quantum dot
我们报告了低温输运测量的平面Nb-InGaAs-Nb邻近约瑟夫森结托管栅极定义的横向量子点的弱链接。我们首先研究了当所有门都接地时，准粒子和约瑟夫森输运通过开放结。当量子点通过静电耗尽被限定在正常区域时，共隧穿光谱允许我们直接探测在二维电子气中诱导的能隙。我们的数据显示出良好的定性协议与模型描述的共振隧穿通过安德森杂质连接到超导电极。这些结果证明了基于二维电子气耦合到超导体的顶栅纳米器件的可行性。
2011-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Crystalline Germanium Josephson Junctions
Center for Quantum Information Physics, New York University（纽约大学量子信息物理中心）；Department of Materials Science and Engineering, The Ohio State University（俄亥俄州立大学材料科学与工程系）
本研究基于镓掺杂锗的超导性，采用完全外延法制备了晶态IV族约瑟夫森结，其具备原子级尖锐界面等优势，为低无序、CMOS兼容的超导量子比特提供了新方案。
2026-08-17 cond-mat.mes-hall
Ultralong-distance quantum correlations in three-terminal Josephson junctions
铁磁-超导-铁磁或正常金属-超导-正常金属三端结构中纠缠电子对的产生在过去的二十年里引起了人们极大的兴趣。在这些研究中，接触之间的距离受到零能超导相干长度的限制。在这里，我们证明了电压偏置的三端约瑟夫森结在超长的距离，超过超导相干长度的数量级的非局域性和量子相关性。这种效应依赖于时间周期性Floquet-Josephson动力学、库珀对分裂和长程耦合之间的相互作用，类似于双端Tomasch效应。我们发现“Floquet-Andreev四重奏”（如果空间间隔小于超导相干长度）和"超长距离Floquet-Tomasch库珀对簇“（如果间隔超过超导相干长度）之间存在交叉，可能达到与Tomasch实验相同的$\simeq 30\,μ$ m。这种效应可以用直流输运和零频量子电流噪声互相关实验来检测，它可以用于量子工程电路中超导准粒子量子相干性的基础研究。
2021-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Decoherence and Quantum Measurement of Josephson-Junction Qubits
这项工作涉及约瑟夫森量子比特设计和操作中的两个紧迫问题-相干性损失和测量。（更长的摘要在工作中。
2005-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Charge and current fluctuations in a superconducting single electron transistor near a Cooper pair resonance
我们分析了电荷隧穿统计和电流噪声在超导单电子晶体管的约瑟夫森准粒子循环的制度是占主导地位的运输机制。由于库仑阻塞和约瑟夫森相干性之间的相互作用，隧穿事件的概率分布强烈偏离泊松分布，并显示出明显的奇偶不对称的传输电荷的数量。充电和相干性之间的相互作用也反映在零频率电流噪声，这是显着淬火时，准粒子隧穿率是可比的相干库珀对振荡频率。此外，有限的频谱显示了一个强烈的增强附近的共振跃迁频率约瑟夫森隧道。
2002-08-16 cond-mat.mes-hall
Enhanced coherence in superconducting circuits via band engineering
在被约瑟夫森结中断的超导电路中，能谱对不同岛上的偏移电荷的依赖性通过阿哈罗诺夫-卡希尔效应是$2e$周期性的，并且类似于反映约瑟夫森势对称性的晶体能带结构。我们表明，高次谐波约瑟夫森元件描述的$\cos(2φ)$能量-相位关系提供了更大的自由度来定制的约瑟夫森势的形状和设计具有多重峰的平带和狄拉克点在电荷布里渊区的频谱。平坦能带提供噪声不敏感的量子态，并且能带工程可以帮助提高系统的相干性。我们讨论了一个修改后的版本的磁通量子比特，实现原则上没有从电荷噪声退相干，并介绍了一个磁通量子，显示自旋一狄拉克频谱，同时引用强大的电荷和磁通噪声。
2020-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Spin-Dependent Josephson Current through Double Quantum Dots and Measurement of Entangled Electron States
我们研究了一个双量子点，每个量子点都与超导导线隧道耦合。在库仑阻塞区，两个超导体之间产生了自旋相关的Josephson耦合，双点上的自旋之间产生了反铁磁的海森堡交换耦合，这种耦合可以通过超导相位差来调节。我们表明，相关的自旋态单重态或三重态的双点，可以探测通过约瑟夫森电流的dc-SQUID设置。
2000-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ground state phase diagram and "parity flipping'' microwave transitions in a gate-tunable Josephson Junction
本文利用微波谐振器研究栅极可调 InAs 纳米线约瑟夫森弱连接，绘制单重态—双重态基态相图，并将近零能的反常宇称翻转微波跃迁归因于结内辅助电子储库态。
2023-12-20 cond-mat.mes-hall
Qubit lattice coherence induced by electromagnetic pulses in superconducting metamaterials
量子比特（qubit）是量子信息处理方案的核心。目前，固态量子比特，特别是超导量子比特，似乎满足了可行的量子计算机的构建要求，因为它们表现出相对较长的相干时间，极低的耗散和可扩展性。在包括约瑟夫森结的宏观电路中实现量子相干性的可能性，由Legett在20世纪80年代设想，第一次在电荷量子比特中被证明;从那时起，在低电容约瑟夫森结电路中利用宏观量子效应允许实现几种超导量子比特。此外，量子位之间的耦合已经成功地实现了多量子位逻辑门的构建和几种算法的实现。在这里，它表明，诱导量子比特晶格相干以及两个显着的量子相干光学现象，即，自诱导透明性和迪克型超辐射，可以在包括超导电荷量子比特的量子超材料中的光脉冲传播期间发生。所产生的量子比特晶格脉冲形成与电磁脉冲同步传播的复合“量子呼吸器”。超导量子超材料中这种效应的实验证实可能为潜在的强大量子计算开辟一条新途径。
2016-07-12 cond-mat.mes-hall
Coherence-enhanced, phase-dependent dissipation in long SNS Josephson junctions: revealing Andreev Bound States dynamics
在交流驱动的量子系统中，最著名的耗散原因之一源于光子吸收。耗散也可以由对依赖于时间的激励的延迟响应引起，并且通常可以洞察系统的弛豫时间和机制。我们解决的耗散在介观正常导线超导接触，维持超导电流在零频率，并可能预计保持耗散低于超导能隙的频率。通过将正常/超导环耦合到高灵敏度多模微波谐振器上，研究了正常/超导环对含时磁通的高频线性响应。远离简单的衍生物的电流相位关系，环的交流磁化率也显示耗散组件，其相位依赖性是一个签名的动态过程中发生的Andreev频谱。我们展示了耗散是如何由上述两种机制之间的竞争驱动的。取决于这些贡献的相对强度，耗散可以在$π$处最大，当小间隙关闭时，或者可以在$ π/2$附近最大，当直流超电流最大时。我们还发现，耗散响应在低温下增加，甚至可以超过正常状态的电导。结果面临的预测的Kubo线性响应和时间依赖Usadel方程。该实验显示了在以受控方式探测ABS的量子动力学中，单个混合介观系统的交流磁化率测量的功率。通过跨越不同的物理制度，我们的实验提供了一个独特的访问非弹性散射和光谱的一个孤立的量子相干系统。这种技术应该是一种工具的选择，研究拓扑超导性和检测边缘状态的拓扑保护。
2018-01-28 cond-mat.mes-hall
Flux-tunable parity-protected qubit based on a single full-shell nanowire Josephson junction
本文利用全壳纳米线约瑟夫森结的通量可调性，在接近一个通量量子时实现从gatemon到宇称保护区域的调谐，提出一种具有抗退相干保护的新型量子比特，并估计了相干与弛豫时间。
2025-06-23 cond-mat.mes-hall
Momentum-Space AC Josephson Effect and Intervalley Coherence in Multilayer Graphene
本文提出多层石墨烯谷间相干态在静态磁场下会产生动量空间中的AC约瑟夫森效应，表现为振荡谷间电流和可探测的AC霍尔效应，并计算了菱方三层石墨烯中约12 GHz的轨道磁化振荡频率。
2025-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Demonstration of an ac Josephson junction laser
超导电子器件由于其快速的运算速度、低损耗和长的相干时间而重新成为经典计算和量子计算的竞争者。相干性的一个终极证明是激光发射。我们利用超导的一个基本方面，交流约瑟夫森效应，演示了从约瑟夫森结强耦合到多模超导腔的激光器。结的直流电压偏置提供了微波光子的来源，而电路的非线性允许将高阶约瑟夫森频率有效地下变频到腔的基模。简单的制造和操作允许与一系列量子器件轻松集成，允许在低温下有效地在芯片上生成相干微波光子。
2017-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Detecting Current Noise with a Josephson Junction in the Macroscopic Quantum Tunneling Regime
我们讨论了使用滞后约瑟夫森结检测电流波动的频率低于等离子体频率的结。这些绝热波动探测开关测量观察噪声影响的平均速率的宏观量子隧穿的检测器结出其零电压状态。在所提出的实验方案中，噪声的频率由片上滤波电路限制。检测器处电流波动的第三累积量与开关速率的不对称性有关。
2006-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Resolving Andreev spin qubits in germanium-based Josephson junctions
针对锗基约瑟夫森结中自旋分辨安德列夫态难以观测的问题，本研究从理论上揭示结几何结构会压低量子比特频率使其难以探测，并提出通过调控结几何与锗填充实现分辨，为高相干安德列夫自旋量子比特制备提供设计指导。
2025-06-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
AC Josephson current and supercurrent noise through one-dimensional correlated electron systems
本文研究了一维Tomonaga-Luttinger液体（TLL）与超导电极电连接时的交流约瑟夫森效应。结果表明，TLL中由电子-电子排斥作用引起的密度涨落抑制了约瑟夫森振荡，但不影响与时间无关的电流部分。我们还表明，波动减少超导噪声所造成的多次Andreev反射。这表明TLL中的量子涨落干扰了超导相位相干在结中的传播。
2007-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spontaneous Josephson $π$ Junctions with Topological Superconductors
我们研究了两个时间反演不变的拓扑超导体之间的结，并表明该系统经历了一系列的多个过渡之间的$0$结相，其中的自由能有其最小的超导相位差为零，和$π$结相，其中的自由能有其最小的超导相位差为$π$。这些转变发生在没有库仑阻塞或磁性杂质的情况下。相反，它们是由结中的自旋轨道耦合驱动的，并且可以例如通过测量作为结的长度或其费米速度的函数的隧穿态密度或临界电流来探测。
2019-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Generating two continuous entangled microwave beams using a dc-biased Josephson junction
我们的实验表明，直流偏置的约瑟夫森结与两个微波谐振器串联发射纠缠束的微波泄漏出的谐振器。在没有一个固定的相位参考表征的纠缠的出射光束，我们测量二阶相干函数证明纠缠高达每秒25亿光子对的发射速率。实验结果与理论定量吻合，证明了直流偏置的低频噪声是限制纠缠光束相干时间的主要因素。这一协议使我们能够评估谐振器的纠缠熵，并确定可以使该设备更接近量子技术应用的纠缠微波的有用明亮源的改进。
2020-10-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Circuit-QED with phase-biased Josephson weak links
通过将超导弱连接耦合到微波谐振器，最近的实验探测了光谱，并实现了各种系统中Andreev态的量子操纵。然而，共振器的响应变化的Andreev能级，这是费米性质的占用的定量理解，是失踪。在这里，使用Bogoliubov-德Gennes形式主义来描述的弱链接和一般配方的耦合到谐振器，我们计算的位移的谐振器频率作为一个函数的水平占有率和描述如何过渡诱导相或电场微波驱动器。我们应用这种形式主义来分析最近的实验结果，超导原子接触和半导体纳米线约瑟夫森结使用电路QED技术。
2021-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Optomagnonic Josephson effect in antiferromagnets
结合先进的光学技术和反铁磁自旋电子学技术，我们提出了一种实现超快自旋输运的方法。在绝缘反铁磁体中，光学Barnett效应引起磁振子的准平衡玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）。这种光磁巴尼特效应使我们能够利用相干的高频磁振子超过传统的（亚）太赫兹与内尔磁序。我们发现，这些光学磁振子BEC的宏观相干诱导自旋电流通过弱耦合的两个绝缘AF的结界面，这种光磁约瑟夫森效应实现超快自旋输运。光磁约瑟夫森振荡的周期比皮秒量级的常规振荡周期短得多。因此，我们提出了一种利用光学磁振子玻色-爱因斯坦凝聚体的宏观相干性来实现原子荧光中超快自旋输运的方法。
2021-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Long range statistical fluctuations of the crossed Josephson current
我们研究了在两个超导体之间具有隧道界面的双铁磁桥几何结构中的交叉约瑟夫森效应。由于Andreev反射空穴不遵循与入射电子相同的杂质序列，所以交叉约瑟夫森电流平均为零.我们证明了：i）交叉约瑟夫森电流分布的均方根与结面积的平方根成正比;以及ii）由波动介导的相干耦合是"长范围“的，因为它在铁磁体相位相干长度$l_ϕ$上衰减，大于交换长度。如果铁磁体的长度小于$l_ϕ$且大于交换长度$ξ_h$，我们预测了由于涨落引起的交叉约瑟夫森电流。
2005-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Reentrant behavior of the phase stiffness in Josephson junction arrays
本文用傅里叶路径积分蒙特卡罗方法研究了具有大衬底电阻的二维约瑟夫森结阵列的相图。一个真正的Berezinskiii-Kosterlitz-无相变被发现到量子耦合的阈值g*，超过该阈值没有相位相干性被建立。略低于g* 的相位刚度示出了与温度有关的重入行为，与超导相的低温消失有关，由强非线性量子涨落驱动。
2003-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Noise of a superconducting magnetic flux sensor based on a proximity Josephson junction
我们演示了基于邻近效应（超导量子干涉邻近晶体管，SQUIPT）的混合超导磁强计的直流输运特性和磁通噪声的同时测量。噪声由工作在几MHz频率范围内的低温放大器探测。在我们的非优化器件中，我们实现了由探针隧道结的散粒噪声设置的最小通量噪声$\sim 4\;μΦ_0/Hz^{1/2}$。通过进一步优化SQUIPT参数，主要是使邻近结长度和截面最小化，可以改善磁通噪声性能。此外，实验表明，该装置可用于研究其他高阻抗非线性器件中的散粒噪声。该技术为测量包括SQUIPT器件在内的灵敏磁力计提供了机会，其功耗非常低。
2017-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Interplay of classical and "quantum" capacitance in a one dimensional array of Josephson junctions
即使在没有库仑相互作用的情况下，量子尺寸效应引起的相位波动在超导纳米结构中变得越来越重要，因为平均能级间距变得与体超导能隙相当。在这里，我们研究的作用，这些波动，被称为“量子电容”，在一个一维（1D）的超小约瑟夫森结（JJ）在零温度下的相图，通过使用路径积分技术。我们的分析还包括耗散由于准粒子隧穿和库仑相互作用通过一个有限的互电容和自电容。由此产生的相图有几个有趣的特点：一个有限的量子电容可以稳定的超导性，即使在有限的互电容能量的限制，经典的相位相干性的破坏。在消失的充电效应的情况下，相关的冷原子设置库仑相互作用是不存在的，我们分析表明，超流性是强大的小量子有限尺寸的波动，并确定最小晶粒尺寸的相位相干存在于阵列中。我们还发现，在某些情况下，重整化群结果对瞬子逸度的相对较小的变化非常敏感。例如，电容的特定组合可能导致超导体-绝缘体转变对约瑟夫森耦合的非单调依赖性。
2013-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Evolution of Nanowire Transmons and Their Quantum Coherence in Magnetic Field
本文对纳米线在零磁场和面内磁场作用下的传输特性进行了实验研究。利用纳米线提供的约瑟夫森非线性，我们的量子比特在比标准transmons更高的磁场下工作。纳米线传输子表现出高达70 mT的相干性，其中纳米线中的感应超导能隙关闭。我们证明，在芯片上的电荷噪声耦合到约瑟夫森能量中起着主导作用的量子位退相。这采取了强耦合两电平系统在100 ms时间尺度上切换的形式，并且更弱耦合的背景产生$1/f$噪声。一些观察结果，包括量子位能量弛豫和退相的场依赖性，还没有完全理解，需要进一步的实验研究和理论。使用具有更薄超导壳的纳米线将使这些电路的操作高达0.5 T，这是与拓扑量子计算相关的制度。
2017-11-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Geometric dependence of critical current magnitude and nonreciprocity in planar Josephson junctions
New York University（纽约大学）
研究了平面约瑟夫森结中临界电流幅度和非互易性的几何依赖性，通过改变接触宽度和栅极电压，揭示了临界电流与相干长度的关系以及二极管效率的磁场依赖性。
2025-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum dynamics in the bosonic Josephson junction
本文用半经典图象研究了不同初始条件下玻色子约瑟夫森结中的动力学行为。相扩散的相干准备在约瑟夫森制度取决于两个冷凝物之间的初始相对相位。对于最初的非相干凝聚体，我们发现一个普遍的价值的相干性的约瑟夫森政权的建设。此外，我们对比两个看似相似的分界线相干准备，发现显着的差异，他们的收敛经典粒子的数量增加。
2010-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Connecting dissipation and phase slips in a Josephson junction between fermionic superfluids
研究了弱耦合超流费米气体间原子约瑟夫森结中耗散的出现。我们发现，涡引起的相位滑移是整个BEC-BCS交叉耗散的主要微观来源。我们探索不同的动力学制度，通过调整两个超流水库之间的偏置化学势。对于小的激发，我们观察到耗散和相位相干共存，与一个电阻电流，其次是定义良好的约瑟夫森振荡。我们链接的结输运性质的相位滑移机制，发现涡旋成核是主要负责所观察到的电导和临界电流的趋势。对于大的激发，我们观察到的两个超流体之间的相干性不可逆的损失，和运输不能只描述在一个不相关的相位滑移图片。我们的发现为研究强关联费米系统中耗散和超流输运之间的相互作用以及非平衡量子系统中的一般概念开辟了新的方向。
2017-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Coherent Josephson qubit suitable for scalable quantum integrated circuits
我们展示了一个平面的，可调谐的超导量子比特的能量弛豫时间高达44微秒。这是通过使用设计为最小化辐射损失并减少与材料相关缺陷的耦合的几何结构来实现的。在这些水平的相干性，我们发现一个精细结构的量子比特能量寿命作为频率的函数，表明存在稀疏人口的不相干，弱耦合的两级缺陷。这是支持的模型分析以及实验的几何变化。我们的“Xmon”量子比特结合了简单的制造，简单的连接，快速的控制和长时间的一致性，为构建基于芯片的量子计算机开辟了一条可行的道路。
2013-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Josephson-Junction Qubits and the Readout Process by Single-Electron Transistors
已经提出了几种量子比特的物理实现。其中，纳米电子器件似乎最适合大规模集成和潜在的应用。我们建议使用低电容约瑟夫森结，利用超导状态下隧穿的相干性，结合通过库仑阻塞效应控制单个电荷的可能性（cond-mat/9706016，cond-mat/9808067）。这些系统构成量子比特，逻辑状态相差一个库珀对电荷。通过施加一系列栅极电压，可以执行单比特和两位操作。相位相干时间足够长以允许一系列这些步骤。除了操纵量子位之外，还必须读出所得到的量子态。这可以通过将单电子晶体管电容器耦合到量子位来实现（cond-mat/9801125）。为了描述这个量子测量过程，我们研究了耦合系统的密度矩阵随时间的演化。只有当传输电压打开时，晶体管才会破坏量子位的相位相干性;在这种情况下，在很短的时间内。当信号分辨出不同的量子态时，在较长的时间尺度之后完成测量。在更长的时间里，测量过程本身破坏了关于初始状态的信息。我们提出了一套合适的系统参数，这可以通过当今的技术来实现。
1999-12-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fluctuation of heat current in Josephson junctions
本文讨论了两个不同温度的超导体之间的热流统计，它们由一个一般的弱连接连接。由于超导体中的电子热由Bogoliubov准粒子携带，热输运涨落遵循Levitov-Lesovik关系。我们确定了能量相关的准粒子传输概率，并讨论了由此产生的概率密度和热流的涨落关系。我们考虑多通道结，并发现在扩散结的热输运是唯一的，因为它的统计是独立的超导体之间的相位差。奇怪的是，如果相位相干性被部分破坏，则相位依赖性重新出现。
2014-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Thermal transport through ac-driven transparent Josephson weak links
我们讨论了如何相位相干体现在热输运通过超导单和多通道约瑟夫森结在时间相关的情况。我们认为，在直流电压和交流相位偏置的情况下，通过结的温差驱动的热电流。在低偏压下，电磁驱动主要改变了传输大部分热流的相干谐振的形式，而不是简单地耗散结中的能量。我们找到一个描述的热流准粒子n光子吸收和发射率，并讨论有关它们的分析和数值结果。除了系综平均热输运，我们还描述了它的波动。
2014-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Plasmon decay and non-equilibrium steady states in Josephson junction chains
Institute of Science and Technology Austria (ISTA)（奥地利科学技术研究所）；James Franck Institute（詹姆斯·弗兰克研究所）；Department of Physics, University of Chicago（芝加哥大学物理系）
研究约瑟夫森结链中多模式相互作用对内部相干性的影响，揭示非平衡状态下稳态特性的转变。
2026-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Enhancement of the topological regime in elongated Josephson junctions
本研究从理论上探究长条形平面约瑟夫森结的拓扑超导性，发现结的伸长可大幅扩大承载零能马约拉纳束缚态的拓扑相范围，还能降低相变临界磁场，且额外超导接触可缓解平庸能隙内态的阻碍作用。
2025-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetic-Free Quantum Interference and Universal Josephson Diode Effect Driven by a Supercurrent Gauge Field
Tianjin University（天津大学）；State Key Laboratory of Advanced Materials for Intelligent Sensing, Ministry of Science and Technology & Key Laboratory of Organic Integrated Circuit, M（科学技术部先进智能材料国家重点实验室与有机集成电路重点实验室，M）
通过超流规范场替代磁场，在约瑟夫森结中实现无磁量子干涉，并揭示约瑟夫森二极管效应是普遍性质，为探测对称性破缺态和构建有限动量超导提供新方法。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Surface Josephson plasma waves in a high-temperature superconductor
电子密度振荡与声学色散和持续在不同介质之间的边界提供有关异质结构的表面和界面特性的信息。在超薄金属膜中，这些等离子激元激发被严重阻尼。超导性预计，以减少允许检测这些共振耗散。人们以前曾研究过新兴的低损耗界面库珀对波，然而，表面限制约瑟夫森等离子体激元的观察仍然难以捉摸。在这里，我们报告的生成和耦合到这些激发在一个可移动的单晶薄膜的高温超导体La 1.85 Sr 0.15 CuO 4。在低于临界温度时，薄膜比金薄膜更亮。我们表明，在超导状态下的增强信号，可以可视化的空间分辨率优于λ/3,000，源于近场耦合的光表面约瑟夫森等离子体。我们的研究结果开辟了一条路径，对增强超导性的人工多层膜，埋在拓扑异质结构的界面态，和约瑟夫森器件中的非线性现象的非侵入性调查。
2020-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Spin Coherent Manipulation in Josephson Weak Links
基于半导体纳米线结合电路QED技术的约瑟夫森弱链接的新设计已经能够解决由于自旋轨道相互作用而导致的精细结构，从而打开了通往Andreev自旋量子位的道路。尽管如此，在一个给定的Andreev状态的自旋的直接操纵一般被抑制相比，在塞曼效应的情况下的双重操纵。此外，嘈杂的自旋翻转机制限制了任何相干操纵协议，以自旋后选择。我们提出了一个类似于边带冷却的自旋极化协议与受激拉曼绝热通道专门为这些系统量身定制的组合。我们表明，这种方法是强大的大范围的设计参数，包括目前相当严格的相干时间。
2020-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Continuous Monitoring of Rabi Oscillations in a Josephson Flux Qubit
在共振辐射下，量子系统可以在时间上经历相干（拉比）振荡。我们在一个连续观测的三约瑟夫森结通量量子比特中报告了这种振荡的证据，该量子比特耦合到一个调谐到拉比频率的高质量储能电路。除了简单之外，这种拉比光谱学方法还能实现约2.5微秒的长相干时间，对应于有效量子位品质因数\~7000。
2003-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum state engineering with Josephson-junction devices
本文综述了约瑟夫森结器件在量子态工程方面的理论和实验研究进展。量子计算的概念刺激了该领域的活动增加。约瑟夫森系统的电荷或相位（通量）都可以作为量子自由度，它们的量子态可以通过电压和电流脉冲进行相干操纵。因此，它们可以充当量子位，并且可以执行量子逻辑门。它们的相位相干时间有限，例如，通过控制电路中的电磁波动，足够长以允许一系列这些操纵。详细分析了由单电子晶体管、SQUID或进一步的纳米电子器件执行的量子测量过程。
2000-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Macroscopic Quantum Fluctuations in the Josephson Dynamics of Two Weakly Linked Bose-Einstein Condensates
研究了两个弱连接玻色-爱因斯坦凝聚体的Gross-Pitaevskii方程的量子修正。目标是：1）研究玻色子场的经典和量子行为之间的边界处的动力学机制; 2）寻找在其他超流/超导系统中不可观察到的新的宏观量子相干性现象。量子涨落使经典约瑟夫森振荡频率重整化。大振幅相位振荡被调制，表现出崩溃和复苏。我们描述了一个新的井间振荡模式，消失（系综平均）的平均值的观测值，但振荡的均方波动。增加凝聚原子的数量，我们恢复了经典的Gross-Pitaevskii（约瑟夫森）动力学，而不调用规范不变性的破缺。
1999-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The effect of environmental coupling on tunneling of quasiparticles in Josephson junctions
本文研究了电磁环境中约瑟夫森隧道结中的准粒子隧穿。我们确定的隧道过程中，转移电荷和耦合到环境中的方式类似于正常的电子，和过程中，混合电子和空穴，从而创造电荷叠加。后者对超导体之间的相位差敏感，因此即使在零温度下也受到相扩散的限制。我们发现，在许多环境中的环境耦合被抑制，从而导致较低的准粒子衰变率，从而更好的超导体量子比特的相干性比以前预期的。我们的方法是非微扰的环境耦合强度。
2013-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
