Dual cut-off dc-tunable microwave low-pass filter on superconducting Nb microstrips with asymmetric nanogrooves
我们提出了一个双截止，直流可调谐低通微波滤波器的超导铌微带单轴非对称纳米槽。在不同温度、磁场和直流电流值下，在$300$ \，KHz至$14$ \，GHz范围内测量器械的频率响应。当Abrikosov涡旋晶格在空间上与底层搓板钉扎景观相匹配时，微波损耗最有效地降低。微带的正向传输系数$S_{21}(f)$具有直流可调谐截止频率$f_d$，由于钉扎景观的两个不同的斜率陡度，该截止频率在直流偏置反转下显著变化。该装置的操作原理依赖于从当涡流在凹槽上被驱动时在低频下的弱耗散响应到当涡流在一个凹槽内振荡时在高频下的强耗散响应的交叉。滤波器的截止频率是可由直流偏压调谐的涡旋去钉扎频率，因为它减少了由纳米图案引起的钉扎效应。报道的结果揭示了一个先进的微波功能的超导薄膜与不对称（棘轮）钉扎景观和相关的调谐超导平面传输线的微波损耗。
2015-04-08 cond-mat.supr-con
Engineering Nonlinear Response of Superconducting Niobium Microstrip Resonators via Aluminum Cladding
在这项工作中，我们发现，铝包覆铌微带谐振器是一种有效的方式来抑制由局部焦耳加热引起的非线性响应，从而提高微波功率处理能力。这种改善可能是由于Al和Nb层之间的邻近效应。邻近效应被发现是可控的，通过调整的Al层的厚度。我们发现，提高薄膜质量也是有益的，因为它提高了微波临界电流密度，但它不能消除局部加热。
2019-10-15 cond-mat.supr-con quant-ph
Efficient low-energy single-electron detection using a large-area superconducting microstrip
超导带材单光子探测器（SSPD）具有探测效率高、暗计数低、时间抖动小等优点，不仅可以用于单光子探测，而且可以用于单粒子探测。虽然迄今为止已经报道了对各种粒子的探测，包括具有keV级能量的电子，但还没有对探测低能电子的研究。在电子探测过程中，低能电子如何与超导体中的电子和/或声子相互作用还有待澄清。本文报道了超导微带单电子探测器（SSED）对能量低于200 eV电子的探测性能。当入射到带状线上的电子具有200 eV的能量时，检测效率估计为至少37%。我们还表明，使用我们的SSED，电子的最小可检测能量约为10 eV，远低于离子的能量，这意味着电子-电子相互作用起着重要作用。由于SSED与低温环境的兼容性，它可能会开辟从凝聚态物理到量子信息科学的广泛应用。
2023-01-26 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
Anomalous microwave response of high-temperature superconducting thin-film microstrip resonator in weak dc magnetic fields
本文研究了在直流弱磁场H_{dc}作用下超导YBa_{2} Cu_{3} O_{7-delta}（YBCO）微带谐振器的反常微波响应。表面电阻（R_{s}）和电抗（X_{s}）显示出作为H_{dc}的函数的相关非单调行为。发现R_{s}和X_{s}最初随着H_{dc}升高而降低，然后在H_{dc}达到交叉场H_{c}后增加，该交叉场与测量中输入mw信号的振幅和频率无关。在固定的H_{dc}和不同的幅度（< H_{c}、= H_{c}和> H_{c}）下，R_{s}的频率依赖性几乎是线性的。阻抗平面分析表明，r_{H}（定义为R_{s}的变化（H_{dc}）与X_{s}的变化（H_{dc}）的比值）在H_{dc} H_{c}处约为0.6< H_{c} and 0.1 at H_{dc} >。表面阻抗的H_{dc}依赖性定性地与H_{dc}的取向无关。
1999-08-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Magnetic Field Dependent Microwave Losses in Superconducting Niobium Microstrip Resonators
我们描述了一个实验协议，以表征磁场依赖于超导铌微带谐振器的微波损耗。我们的方法提供了一个统一的观点，涵盖了两个著名的磁场相关的损失机制：准粒子产生和涡旋运动。我们发现，准粒子的产生是平行磁场的主要损失机制。对于垂直场，主要的损失机制是涡流运动或从准粒子生成到涡流运动的切换，这取决于冷却程序。特别是，我们引入了一个图的品质因数与谐振频率作为一种通用的方法，用于确定占主导地位的损失机制。我们通过模拟复电阻率计算预期的谐振频率和品质因数作为磁场的函数。表征微波损耗的关键参数估计从观察到的和预期的谐振器特性的比较。基于这些关键参数，我们发现厚度与其穿透深度相似的铌谐振器是X波段电子自旋共振应用的最佳选择。最后，我们检测到部分释放的迈斯纳电流在涡流穿透场，这表明涡流和迈斯纳电流的边缘附近的相互作用是必不可少的理解的磁场依赖的谐振器属性。
2018-06-26 cond-mat.supr-con quant-ph
Utilization of the Superconducting Transition for Characterizing Low-Quality-Factor Superconducting Resonators
表征具有高耗散元件的超导微波谐振器是一项技术挑战，但是对于实现和理解涉及耗散元件的混合量子器件的操作（例如，用于热工程和检测）是一个要求。我们目前的实验$λ/4$超导铌共面波导（CPW）谐振器，终止于波腹处的耗散铜微带通过铝引线，这样的谐振器的响应是很难测量在一个典型的微波环境。通过测量铝的超导转变上方和下方的透射率，我们能够隔离共振。然后，我们实验验证这种方法与铜微带的厚度增加，从50 nm到150 nm，并测量在$10\sim67$的范围内的品质因数在一个一致的方式。
2019-06-18 cond-mat.supr-con
Hysteresis measurement of anomalous microwave surface resistance in superconducting thin films
本文用微带谐振器技术研究了超导薄膜YBa_{2}、Cu_{3}、O_{7-d}（YBCO）在低直流磁场中微波表面电阻R_{s}的反常下降。我们对R_{s}进行了直流场磁滞测量，研究了涡旋穿透对反常效应的影响。结果表明，这种反常现象发生在远低于超导微带线低临界场H_{c1,strip}的场强下，而涡旋（Abrikosov）的穿透将消除低场强下观察到的反常现象.这意味着反常效应不是由涡旋贡献的。
2000-01-21 cond-mat.supr-con
Mutual and self-inductance in planarized multilayered superconductor integrated circuits: Microstrips, striplines, bends, meanders, ground plane perforations
本文介绍了多层超导体集成电路中使用的各种电感器的互感和自感的数据：信号迹线宽度从250 nm到几微米的微带线和带状线，位于同一电路层上，彼此之间的距离不同（从250 nm到几微米）和/或垂直间隔的不同层上;直角弯曲的电感;曲折的电感。给出了基本电感的互感和自感的简单解析表达式，在很宽的参数范围内，实验数据的精度优于2%。它们可用于超导集成电路的设计和数字电感提取器的校准。测量是使用在完全平坦化的制造工艺中制造的电路进行的，该工艺具有八个铌层和Nb/Al-AlOx/Nb约瑟夫森结，称为在麻省理工学院林肯实验室开发的超导体电子学的SFQ 5ee和SC 1工艺。互感随着带状线之间的距离呈指数下降，并且作为微带之间的距离的二次幂，强烈地依赖于超导接地层中的磁场穿透深度，而信号迹线的超导特性实际上是无关紧要的。互感对超导导线线宽的弱依赖性表明，超导磁通Transformers的面积-使用交流电源，超导量子比特和传感器阵列的所有数字电路的基本组成部分-与线宽的比例很差，对此类电路的集成规模施加了可预测的上限。
2021-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-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
Single photon detection up to 2 um in pair of parallel microstrips based on NbRe ultrathin films
本文实验证明基于NbRe超薄膜的平行微带对结构可在1.55微米和2微米波长下实现单光子探测，该设计在保证大面积灵敏区域的同时不影响探测器的时间性能。
2024-09-04 cond-mat.supr-con
Measurement of Local Reactive and Resistive Photoresponse of a Superconducting Microwave Device
我们提出并证明了一个空间分区方法的高频光响应超导器件与微波阻抗的电感和电阻的变化。使用激光扫描显微镜，我们表明，电阻损耗主要是由在微带边缘的局部缺陷和晶粒间的高温超导材料中的薄弱环节。由于超临界电流密度和涡流的进入，这些缺陷启动非线性高频响应。
2005-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electromagnetic models for multilayer superconducting transmission lines
薄膜超导传输线在许多信号传输和检测系统中发挥着重要作用，包括量子比特耦合和读出方案、电子自旋共振系统、参量放大器和各种超高灵敏度探测器。本文提出了一种计算超导微带传输线和共面波导电磁特性的严格方法。我们的方法是基于保角映射，适用于均匀超导体和邻近耦合多层膜。我们还提出了一个有效的电导率近似的多层膜，从而允许使用现有的电磁设计软件进行分析的多层膜。我们计算了Al-Ti双层膜的数值结果，并讨论了我们的全计算和齐次近似的有效性。
2018-06-29 cond-mat.supr-con
Three-Tone Intermodulation Distortion Generated by Superconducting Bandpass Filters
由表现出某种非线性的材料（如超导体）构成的微波带通滤波器，当受到多个频率的信号时会产生互调失真（IMD）。在中频接收滤波器的商业应用中，当弱接收信号与非常强的带外信号（例如来自发射机的信号）混合时，可能会生成IMD。开发了一种测量程序，并对几种不同类型的超导带通滤波器进行了数据采集，所有这些都是为商业应用而开发的。已经发现，在某些干扰情况下，3音混合可以产生接收器可察觉的杂散，但是存在简单的预防性设计解决方案。
2008-06-22 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Long-lived, radiation-suppressed superconducting quantum bit in a planar geometry
我们提出了一个超导量子位的设计，是在一个超导接地平面上的二维几何结构，以提高寿命。量子位耦合到微带谐振器用于读出。该电路是在硅衬底上制造的，使用低损耗，化学计量氮化钛的电容器焊盘和小，阴影蒸发铝/氧化铝结。我们观察到量子位弛豫和相干时间（$T_1$和$T_2$）分别为11.7 $\pm$ 0.2 $μ$ s和8.7 $\pm$ 0.3 $μ$ s。计算表明，超导平面的接近抑制了量子比特的高辐射损耗。一个显着增加$T_1$预计减少量子位超导平面分离。
2012-11-09 cond-mat.supr-con quant-ph
Orthogonally-Driven Superconducting Qubit in Circuit QED
我们考虑超导电荷量子比特耦合到不同的正交电磁场模式属于共面波导和微带传输线谐振器。这种架构允许同时实现Jaynes-Cummings和反Jaynes-Cummings动力学，这是一种用于生成介观量子位场叠加和场态重建的谐振方法。此外，我们利用这种设置提出了一种场测量技术，该技术原则上对由于快速预测量而导致的量子位退相和场弛豫具有鲁棒性。
2007-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Flexible superconducting Nb transmission lines on thin film polyimide for quantum computing applications
我们描述的进展和取得的初步成果的目标，开发集成的多导体阵列的屏蔽控制阻抗的柔性超导传输线的超小型截面和宽的带宽（直流到>10 GHz）超过米级长度。主要用于未来按比例放大的量子计算系统中，这种柔性薄膜Nb/聚酰亚胺带状电缆提供了物理上紧凑且超低热导的替代方案，以替代目前由量子计算实验者用于在稀释制冷机的低温级（从~ 4 K下降到~ 20 mK）之间传输信号的数量迅速增加的离散同轴电缆。S-参数的2-金属层Nb微带结构的长度范围高达550 mm。弱耦合开路微带谐振器提供了一个敏感的测量作为频率，温度和功率的函数的整体传输线损耗。比较了两种常用的聚酰亚胺薄膜，一种是传统的，另一种是光可定义的（分别为PI-2611和HD-4100）。我们最引人注目的结果是，这两种聚酰亚胺的介电损耗角正切在深低温下非常低，通常比相应的室温值小100 $\times$。这使得微波信号能够在没有过度衰减的情况下进行相当长距离的传输，并且允许在不产生过度电介质加热的情况下传输有用的高射频功率电平。我们观察到在20 mK时的损耗角正切低至2.2 $\times$ 10 $^{-5}$。我们的制造技术可以扩展到更复杂的结构，如多导体，多层带状线或矩形同轴电缆，集成衰减器和热化结构。
2016-06-14 cond-mat.supr-con
On-chip filter bank spectroscopy at 600-700 GHz using NbTiN superconducting resonators
我们实验证明了一个芯片上的亚毫米波滤波器组光谱仪的原理，使用超导微谐振器作为窄带分离滤波器。该滤波器是由NbTiN/SiNx/NbTiN微带线谐振器，它具有在614-685 GHz的范围内的谐振频率-两个数量级的频率比目前研究的电路量子电动力学和光电探测器中使用的高。滤波器的频率分辨率随着频率的增加而从350降低到140，这很可能受到谐振器耗散的限制。
2013-06-21 astro-ph.IM cond-mat.supr-con
A Superconducting 180° Hybrid Ring Coupler for circuit Quantum Electrodynamics
超导电路量子电动力学实验与传播微波需要设备作为分束器。采用硅衬底和蓝宝石衬底上的铌薄膜制作了中心频率为6 GHz的超导180°微带混合环形耦合器。对于耦合和隔离的幅度，我们发现在2GHz的带宽中分别为-3.5+/-0.5dB和至少-15dB。我们还研究了反射的效果在超导体正常导体接触的低温激光扫描显微镜。我们的测量结果表明，我们的混合环非常适合在电路量子电动力学实验芯片上的应用。
2010-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quasiparticle Quality Factors in Superconducting Resonators: Effects of Bath Temperature and Readout Power
School of Integrated Circuits, Tsinghua University（清华大学集成电路学院）；Cavendish Laboratory（卡文迪许实验室）；Clarendon Laboratory（克拉伦登实验室）；James Watt School of Engineering, University of Glasgow（格拉斯哥大学詹姆斯·瓦特工程学院）
研究超导谐振腔在低温下品质因数偏离标准预测的原因，提出基于修改后的Rothwarf-Taylor方程的宏观模型，明确品质因数、浴温与读出功率之间的关系。
2026-05-09 astro-ph.IM cond-mat.supr-con
Disentangling superconductor and dielectric microwave losses in sub-micron $\rm Nb$/$\rm TEOS-SiO_2$ interconnects using a multi-mode microstrip resonator
本研究提出利用多模微带谐振器结合几何因子与3D FEM建模分离超导互连线的介质与导体损耗的方法，优化了RQL互连线工艺，发现Cloisonné工艺制备的0.25μm宽Nb线损耗低于BCS理论最小值，为已报道Nb最低电阻损耗。
2023-03-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con physics.app-ph
Direct writing of high temperature superconducting Josephson junctions using a thermal scanning probe
本文首次提出用热扫描探针在 YBCO 微带中直写弱连接制备约瑟夫森结，临界电流降低一个数量级以上，为液氮温区量子电路扩展和结性质原位调控提供了新方法。
2024-10-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con quant-ph
Nb nano superconducting quantum interference devices with high spin sensitivity for operation in magnetic fields up to 0.5\,T
研究了基于Nb薄膜和HfTi势垒的过阻尼约瑟夫森结的微带型亚微米直流超导量子干涉器件的电输运和噪声特性。SQUID被设计用于在垂直于衬底平面施加的中间磁场$B$（数十mT）中操作时的最佳自旋灵敏度$S_μ^{1/2}$。我们迄今为止最好的SQUID可以在高达$B\approx\pm50\,\rm{mT}$的磁场中连续工作，均方根磁通噪声$S_{Φ,\rm w}^{1/2}\leq250\,\rm{nΦ_0/Hz^{1/2}}$处于白噪声状态，自旋灵敏度为$S_μ^{1/2}\leq29\,\rm{μ_B/Hz^{1/2}}$。此外，我们证明了在通量$S_{Φ,\rm w}^{1/2}\approx680\,\rm{nΦ_0/Hz^{1/2}}$和电子自旋$S_μ^{1/2}\approx79\,\rm{μ_B/Hz^{1/2}}$中具有高灵敏度的$B=0.5\,\rm{T}$中的操作。我们讨论了进一步提高nanoSQUID性能的策略。
2013-04-29 cond-mat.supr-con
Dispersive readout of a flux qubit at the single photon level
超导通量量子位感应耦合到超导量子干涉装置（SQUID）磁力计，电容分流以形成1.294 GHz谐振器。量子位态依赖的谐振器频率用微波信号弱探测，并用微带SQUID放大器检测。在平均谐振器占用$\bar{n}$ = 1.5个光子时，读出可见度比使用低温半导体放大器的读出可见度增加4.5倍。随着$\bar{n}$从0.008增加到0.1，没有观察到$T_1$的减少，这可能能够连续监测量子位状态。
2012-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Absolute measurement of penetration depth of superconducting thin films using microwave stripline resonators
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；School of Physical Sciences, UM-DAE Centre for Excellence in Basic Sciences, University of Mumbai（孟买大学物理科学学院，UM-DAE基础科学卓越中心）
本文提出一种结合谐振器测量与COMSOL有限元电磁模拟的混合方法，通过不同厚度NbN薄膜及翻转薄膜结构，实现宽温度范围内超导薄膜穿透深度的绝对测量。
2026-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting nanowire single photon detector with on-chip bandpass filter
暗计数率是限制超导纳米线单光子探测器性能的关键参数之一。我们设计了一种多层薄膜带通滤波器，可以集成到SNSPD上，以抑制由光纤的杂散光和黑体辐射所引起的暗计数。带通滤波器是由16 SiO2/Si双层沉积到热氧化的Si衬底的背面。该基片具有良好的带通滤波效果，在通带中心波长处的透过率高达88%，与裸基片相同。在集成了带通滤波器的衬底上制作的SNSPD显示出显著的波长敏感检测效率。与传统SNSPD（几十Hz）相比，背景暗计数率降低了两个数量级至亚Hz。该探测器在1 Hz直流电阻下的系统探测效率为56%，测得的最小噪声等效功率为2 e-19 w/Hz 1/2。
2014-06-26 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Superconducting Ring Resonators: Modelling, Simulation, and Experimental Characterisation
Cavendish Laboratory（卡文迪许实验室）；Clarendon Laboratory（克拉伦登实验室）
本文研究了超导环谐振器的建模与实验表征，揭示其在超导电子学和量子技术中的应用潜力及频率分裂与模式旋转现象。
2026-01-15 astro-ph.IM cond-mat.supr-con
Superconducting nanowire single-photon detector with ultralow dark count rate using cold optical filters
我们报道了一种具有超低暗计数率的超导纳米线单光子探测器（SSPD或SNSPD）的制作。通过在SSPD的输入端引入光学带通滤波器并在3 K下冷却滤波器，在低偏压下暗计数率降低到小于1/100。在1550 nm波长下，暗计数率为0.1cps，系统探测效率为5.6%。我们表明，量子密钥分发（QKD）超过300公里的光纤是可能的数值计算的基础上，假设差分相移QKD协议与我们的SSPD实现。
2013-07-03 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Effects of magnetic field on two-dimensional Superconducting Quantum Interference Filters
本文对二维超导量子干涉滤波器在磁场B作用下的特性进行了实验研究。直流电压对外加磁场的依赖性的特征在于在B=0时具有独特的类似三角形的下降，这取决于各个环路的面积分布和偏置电流。骤降的电压范围与在同一工作点同时工作的行数成比例。此外，2D-SQIF的电压响应对由控制线产生并叠加到均匀场线圈的场梯度敏感。这一特性为二维超导量子干涉滤波器作为高灵敏度的磁场空间梯度探测器提供了可能。
2002-11-25 cond-mat.supr-con
Two tone response in Superconducting Quantum Interference Filters
我们成功地利用了超导量子干涉滤波器（SQIF）的B=0附近的直流电压输出骤降的抛物线形状来混合微弱的外部射频信号。在频率f_0 = f_1 - f_2范围内，从几MHz到20 GHz的各种频率f_1和f_2，在SQIF的频谱电压输出上检测到弱时谐电磁场的双音响应。双音响应是静态磁场B和偏置电流I_b的特征函数，与直流电压输出的二阶导数有关。
2006-08-25 cond-mat.supr-con
Quadratic Mixing of Radio Frequency Signals using Superconducting Quantum Interference Filters
作者演示了应用于超导量子干涉滤波器的弱时谐电磁场的二次混频，该滤波器由高$T_{\mathrm{c}}$晶界约瑟夫森结制成，并在有源微冷器中工作。作者使用B=0附近直流电压输出中的抛物线形状的下降来混合\emph{quadratically}两个外部射频信号，频率$f_{\mathrm{1}}$和$f_{\mathrm{2}}$远低于约瑟夫森频率$f_{\mathrm{J}}$，并在$| {f_{1}-f_{2}}| $检测相应的混合信号。当SQIF在没有磁屏蔽的情况下工作时，也会发生二次混频。实验结果很好地描述了一个简单的分析模型的基础上的绝热近似。
2006-08-10 cond-mat.supr-con
Electronic transport through ferromagnetic and superconducting junctions with spin-filter tunneling barriers
本文从理论上研究了带有自旋过滤势垒$I_{sf}$的一般$X/I_{sf}/S_{M}$结的准粒子和亚带电导，其中$X$是正常的$N$或铁磁金属$F$，而$S_{M}$是具有内建交换场的超导体.我们的研究是基于隧道哈密顿量和格林函数技术。首先，我们集中在准粒子输运，在超导临界温度以上和以下。我们得到的隧道电导的一般表达式是有效的任意值的交换场和任意磁化方向的电极和自旋过滤器势垒。在第二部分中，我们考虑了带有自旋过滤势垒的正常金属-超导体结的亚带电导。我们提供了一个启发式推导新的边界条件的准经典格林函数，考虑到自旋过滤器在界面上的效果。在这些边界条件的帮助下，我们展示了如何在$N/I_{sf}/S$结，其中$N$是一个正常的金属自旋过滤的邻近效应和子隙电导被抑制。我们的工作为研究正常态和超导态下混合结构中的自旋极化输运提供了有用的工具。
2013-02-20 cond-mat.supr-con
Characterization of Broadband Purcell Filters with Compact Footprint for Fast Multiplexed Superconducting Qubit Readout
提出一种小尺寸宽带 Purcell 滤波器，在 0.29 mm² 内实现超过 790 MHz 带宽，并可将量子比特寿命提升逾 5000 倍，适用于快速多路复用超导量子比特读出。
2023-12-27 cond-mat.supr-con quant-ph
Characterising superconducting filters using residual microwave background
利用普通金属-超导体混合单电子陷阱和可调势垒作为极低信号水平下的光谱分析工具，仅使用良好过滤的低温微波背景作为光子源，频率范围为约50至210 GHz。我们研究了毫米波在两种超导系统中的传播：约瑟夫森结阵列在其等离子体频率附近，以及超导钛膜在光子能量大于超导能隙时的极限。这种机制对于提高低温量子器件的性能是相关的，但难以用常规技术访问。我们表明，相对简单的模型可以用来描述所研究的组件的基本属性。
2017-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nematic versus ferromagnetic spin filtering of triplet Cooper pairs in superconducting spintronics
我们考虑两种类型的磁约瑟夫森结~（JJ）。它们由两个单线态超导体~S和它们之间的磁性层形成，使得JJ是S $_{\text{m}}$ /n/S $_{\text{m}}$类型的异质结构，其中~S $_{\text{m}}$包括具有非共线磁化矢量的两个磁性层。一个层由弱铁磁体表示，另一个层-自旋过滤器-是导电的强铁磁体（N型或N \nobreakdash型JJ）或具有自旋依赖透明度的磁性隧道势垒（磁性或M \nobreakdash型JJ）。由于自旋过滤，只有完全极化的三重态分量才能穿透正常的n线，并提供超导体S之间的约瑟夫森耦合。尽管两种滤波器都允许总自旋为~ $\mathbf{S}$且平行于滤波器轴的三重态库珀对通过，但磁JJ和磁JJ的行为完全不同。而在反平行的情况下，电荷和自旋电流，~ $I_{\text{Q}}$和~ $I_{\text{sp}}$，不依赖于过滤器轴的相互取向，在反平行的过滤器轴的情况下，这两个电流消失在磁~JJ，并改变符号下反转过滤器的方向。所得到的~ $I_{\text{Q}}$和~ $I_{\text{sp}}$的表达式清楚地表明了超导相~ $φ$和弱磁层中交换场间夹角~ $α$之间的对偶性。
2015-11-10 cond-mat.supr-con
High-Tc Superconducting Quantum Interference Filters (SQIFs) made by ion irradiation
超导量子干涉滤波器（SQIF）是由包括约瑟夫森结（JJ）在内的不同尺寸的超导环组成的阵列。对于尺寸的随机分布，它们呈现对所施加的磁场的非周期性响应，具有扩展的线性区域和相当大的场灵敏度。这些特性使得SQIF成为探测微波频率下电磁波磁分量的有趣器件。我们利用离子辐照技术制备了基于商用YBa_2Cu_3O_7薄膜的高温超导量子阱量子阱和超导量子阱荧光体，并对其性能进行了研究。两者都显示最佳性能作为温度和偏置电流的函数，这可以在我们开发的数值模拟的框架中理解。JJ特性的不对称性和传播的作用（通常发现在HTSc技术）进行了描述：离子辐照为基础的设备出现强大的对他们。最后给出了用2000 SQUID串联的SQIF的实验结果，其传递函数dV/dB ~ 1000 V/T。
2016-06-01 cond-mat.supr-con
Superconducting spintronics with electron symmetry filtering and interfacial spin-orbit coupling
Universidad Autonoma de Madrid（马德里自治大学）；Comillas Pontifical University（科米利亚斯宗座大学）；University at Buffalo, State University of New York（纽约州立大学布法罗分校）；Université de Lorraine（洛林大学）
本文探讨了通过电子对称过滤和界面自旋轨道耦合实现超导自旋电子学的机制，重点在于利用MgO屏障选择性传输电子态及促进自旋单态到三重态库珀对的转换。
2025-12-19 cond-mat.supr-con
Spin-filtering in superconducting junction with the manganite interlayer
本文研究了由铜氧化物超导体YBa_2Cu_3Ox（YBCO）外延薄膜和锰氧化物LaMnO_3（LMO）中间层构成的带有Au/Nb反电极的台面结构中的电子输运和自旋过滤效应。异质结Au/LMO/YBCO的铁磁共振测量显示在低于150 K的温度下的铁磁状态的情况下生长在镓酸钕衬底上的参考LMO膜。从不同中间层厚度的台面结构的电阻特性评估的隧道势垒的高度显示出从30 mV下降到5 mV的指数随锰氧化物中间层厚度的增加。考虑到YBCO中的d波超导性和电子输运的自旋过滤，可以描述台面结构的电导率的温度依赖性。自旋过滤也支持测量的磁阻和高灵敏度的台面结构电导率弱磁场。
2017-01-19 cond-mat.supr-con
Integrated and DC-powered superconducting microcomb
本研究提出一种由直流供电的全集成超导微梳，基于约瑟夫森结与超导微带谐振器耦合结构，通过自启动锁模产生微波频段多倍频程相干梳，功耗低至数十皮瓦，线宽可缩至1Hz，推动集成微波光子学与量子处理器发展。
2024-05-15 cond-mat.supr-con physics.app-ph quant-ph
In situ Al$_2$O$_3$ passivation of epitaxial tantalum and aluminum films enables long-term stability in superconducting microwave resonators
Grad. Institute of Applied Physics and Dept. of Physics, National Taiwan University（国立台湾大学应用物理研究所及物理系）；Department of Physics, National Tsing Hua University（国立清华大学物理系）；National Synchrotron Radiation Research Center（国家同步辐射研究中心）；Taiwan Semiconductor Research Institute（台湾半导体研究院）
原位氧化铝钝化技术有效提升超导微波谐振器长期稳定性，解决界面氧化问题。
2025-08-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con physics.app-ph
Quasiclassical theory of superconducting spin-splitter effects and spin-filtering via altermagnets
本文提出交变磁体可实现超流诱导边缘磁化、库珀对自旋分裂与自旋过滤三种功能，并建立准经典理论描述这些现象，为超导-交变磁体混合器件中自旋信号的空间控制开辟新路径。
2024-06-18 cond-mat.supr-con
Novel Regime of Operation for Superconducting Quantum Interference Filters
研究了超导量子干涉滤波器（SQIF）的一种新工作模式。电压-磁场响应函数V（H）由约瑟夫森结（F模式）中的临界电流和磁通量聚焦效应的夫琅和费依赖性确定。对于由高温超导双晶约瑟夫森结构成的SQIF阵列，F模在电压场响应V（H）中起主导作用。SQIF的相对较大的超导回路用于电感耦合到外部输入电路。结果表明，在1 - 2 GHz范围内，用冷却放大器测量的SQIF阵列的输出噪声由V（H）特性的斜率决定。使用低频SQIF参数评估功率增益和饱和功率。最后，我们考虑了SQIF阵列中约瑟夫森结的参数分布对整个结构的V（H）特性的影响。
2008-06-30 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Cryogenic Microwave Filter Cavity with a Tunability Greater than 5 GHz
微波谐振腔的广泛应用，如超导量子比特的测量和控制，磁振子谐振器和相位噪声滤波器，将通过具有高度可调谐的微波谐振得到很好的服务。通常，这种可调谐性是在低温下原位期望的，其中人们可以利用超导腔。到目前为止，这种低温调谐同时保持高品质因数已被限制在$\sim500$ MHz。在这里，我们展示了一个三维超导微波腔，共享一个壁与加压体积的氦。在氦气室加压时，微波腔体变形，这导致其谐振频率原位调谐超过5GHz，大于原始8GHz谐振频率的60%。腔的品质因数在整个调谐范围内保持近似恒定在$\approx7\times 10^{3}$。作为其实用性的演示，我们实现了一个可调的低温相位噪声滤波器，它降低了我们的源的相位噪声约10分贝以上400千赫。
2018-10-04 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
Influence of spin filtering and spin mixing on the subgap structure of I-V characteristics in superconducting quantum point contact
从理论上研究了自旋滤波和自旋混合对超导导线偏置磁量子点接触直流电流的影响。计算了自旋过滤和自旋混合参数范围内的I-V特性。结果表明，随着自旋滤波的增加，低透明结和无自旋滤波结的直流电流的次谐波阶跃结构发生了质的变化。在较低的电压区域和足够小的自旋混合的峰值结构出现。随着自旋混合的增加，峰形亚带隙结构向台阶结构演化。发现次谐波带隙特征所处的电压对自旋滤波值敏感。的峰和步骤的位置进行了计算分析和子带结构的演变从众所周知的隧道限制大自旋过滤的情况下解释在多个Andreev反射（MAR）过程。特别地，发现对于大自旋滤波，$eV_k$处的子能隙特征是由$2k^{\rm th}$和$(2k\pm 1)^{\rm th}$阶MAR过程引起的，而在隧道极限处，$eV_n$处的台阶是由$n^{\rm th}$阶MAR过程引起的.
2007-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting wires under simultaneous oscillating sources: involved magnetic response, dissipation of energy and low pass filtering
在临界态近似下，对同时施加交流传输电流和振荡横向磁场的超导线材进行了数值模拟。电流密度分布，磁通量线，局部功耗和磁矩的时间依赖性的特点。显示出明显的非均匀耗散和场失真。此外，所获得的交流损耗和那些预测的定期近似公式之间的显着差异的报告。最后，一个突出的低通滤波效果固有的磁响应的系统进行了说明。
2011-08-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
High performance magnetic field sensor based on Superconducting Quantum Interference Filters
我们研制了一种用高温晶界约瑟夫森结制成的超导量子干涉滤波器（SQIF）的绝对磁场传感器。该器件显示出典型的磁场相关电压响应V（B），其在零磁场附近是尖锐的三角形状下降。当SQIF用磁屏蔽冷却，然后去除屏蔽时，环境磁场的存在引起倾角位置从B_0 ~ 0移动到B ~ B_1值，这大约是地球磁场在我们纬度的平均值。当SQIF在无屏蔽的环境场中冷却时，首先在B ~ B_1处发现下降，并且SQIF的进一步屏蔽导致下降向B_0 ~ 0移动。在一系列实验中观察到的低磁滞（小于B_1的5%）使得SQIF适合于绝对磁场的高精度测量。最后讨论了高T_c SQIF在磁测量中的潜在应用。
2004-04-27 cond-mat.supr-con
Two tone response of radiofrequency signals using the voltage output of a Superconducting Quantum Interference Filter
在弱时谐电磁场作用下，超导量子干涉滤波器表现出典型的非线性混频器特性。SQIF由高T_c晶界约瑟夫森结制成，并在主动微冷器中工作。直流电压输出V_dc与静态外部磁场B的关系是非周期性的，并且由零场处明显的唯一下降和较高场处的边缘侧调制组成。我们已经成功地利用了B=0附近的电压骤降的抛物线形状来二次混合两个外部时间谐波rf信号，频率为f_1和f_2，低于约瑟夫森频率f_J，并检测相应的混合信号在f_1-f_2。当混合发生在SQIF电流-电压特性上时，存在2f_2 - f_1处的分量。实验表明，潜在的应用程序的SQIF作为一个非线性混合设备，能够在从直流到几GHz的频率下工作，具有很大的动态范围。
2006-08-10 cond-mat.supr-con
Development of a broadband reflective T-filter for voltage biasing high-Q superconducting microwave cavities
我们提出了一种反射式阻带滤波器的设计，准集总元件的基础上，可以利用引入大的直流和低频电压偏置到一个低损耗的超导共面波导（CPW）腔。滤波器的传输测量被认为是在良好的协议与模拟，并证明插入损耗大于$20\,{\rm dB}$的范围内的${\rm 3\,to\,10\,GHz}$。此外，传输测量的CPW的基本模式表明，加载的品质因数超过$10^5$可以实现与这种设计的直流电压一样大的${\rm 20\,V}$和腔在单光子制度。这使得该设计适用于许多应用，包括量子位耦合机械系统和电路QED。
2014-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Spin-polarized Josephson and quasiparticle currents in superconducting spin-filter tunnel junctions
本文从理论上研究了自旋滤波对超导隧道结中约瑟夫森电流和耗散准粒子电流的影响。结合准经典格林函数和隧穿哈密顿方法，我们描述了由两个超导引线组成的一般结的输运性质，有效交换场h由自旋过滤绝缘势垒隔开。我们发现除了总自旋投影Sz = 0的库珀对隧穿外，等自旋库珀对对约瑟夫森电流也有贡献.后者是有限的，不受自旋过滤器效应的影响，提供的字段h和磁化的障碍是非共线的。我们还确定了对称结的准粒子电流，并表明微分电导可能会在不同的电压值，这取决于自旋过滤器的极化，以及交换场和势垒的磁化强度之间的相对角度表现出峰值。我们的研究结果提供了一个合理的解释现有的实验约瑟夫森结与磁势垒，预测新的影响，并显示如何在混合结构中的自旋极化超电流可以创建。
2012-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Synthetic area spread in two-dimensional arrays of superconducting quantum interference filters
School of Chemical Engineering, Adelaide University（阿德莱德大学化学工程学院）
本文提出通过在超导电路中插入无约瑟夫森结的裸露部分，使二维SQUID阵列能够作为绝对磁强计工作，无需物理面积扩展。通过推广现有理论，建立了裸露环分布与合成面积扩展的对应关系，为高性能绝对量子传感器的制造提供了新方法。
2026-10-07 cond-mat.supr-con
Co-designed reflective and leaky-waveguide low-pass filter for superconducting circuits
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
本文提出了一种协同设计的反射型和泄漏波导低通滤波器，用于超导电路，实现了低插入损耗和高衰减，有效抑制近带和远带外辐射，适用于超导量子计算。
2025-08-04 cond-mat.supr-con quant-ph
Electrically controllable spin filtering based on superconducting helical states
由于完全的自旋-动量锁定，3D TI的表面态的磁电效应非常强。在这里，S/3D TI双层结构的准经典格林函数的微观理论的发展。在此基础上，我们证明了S/TI双层膜中的DOS表现出巨磁电行为，因此，S/3D TI异质结构可以作为非磁性的完全电可控自旋过滤器工作。结果表明，由于完全自旋-动量锁定，共振态波函数的奇频单重态和三重态分量的振幅相等。这同样适用于偶频单重态和三重态分量。我们揭示了S/3D TI异质结构中的奇频配对与DOS中的磁电效应之间的联系。
2017-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Simulating the radiation loss of superconducting submillimeter wave filters and transmission lines using Sonnet EM
超导谐振器和传输线是毫米-亚毫米天文学集成电路的基本组成部分。电路的辐射损耗的精确仿真对于这些电路的设计至关重要，因为辐射损耗随频率增加而增加，从而可能使系统性能恶化。在这里，我们展示了一个分层的2.5维矩量法模拟器Sonnet EM，使准确模拟亚毫米波共面谐振器和直共面波导（CPW）的辐射谐振行为。的Sonnet模拟同意以及通过共面谐振滤波器在374.6 GHz的传输的测量。我们的Sonnet分层利用无损衬底下面的人工有损层来吸收辐射，并且我们使用共同校准的内部端口进行去嵌入。有了这种类型的分层，Sonnet可以用来模拟超导毫米-亚毫米波电路，即使辐射损耗是一个潜在的问题。
2020-12-14 astro-ph.IM cond-mat.supr-con
Effect of junction critical current disorder in superconducting quantum interference filter arrays
本研究通过实验与理论建模分析了77 K下YBCO薄膜SQIF阵列的性能，发现考虑50%临界电流无序的模型与实验数据吻合，揭示了临界电流无序对电压调制深度的影响，并证实了YBCO薄膜在SQIF阵列中的应用潜力。
2024-02-14 cond-mat.supr-con
From Valley Filtering to Superconducting Diode Effect in Spin-Orbit Coupled Graphene Junctions
Università di Catania（卡塔尼亚大学）；INFN, Sez. Catania（意大利国家核物理研究所卡塔尼亚分部）；Centro Siciliano di Fisica Nucleare e Struttura della Materia（西西里核物理与物质结构中心）
研究近邻化石墨烯在弹道和零温下的输运性质，利用紧束缚方法，先获单结谷过滤等结果，再分析约瑟夫森结超导输运，发现高磁通量残余超电流及强非互易输运致显著约瑟夫森二极管效应。
2026-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
