Four-terminal SQUID: Magnetic Flux Switching in Bistable State and Noise
本文研究了热涨落对四端SQUID行为的影响。所研究的系统由约瑟夫森四端结组成，其中两个端被超导环短路，另外两个端形成传输电路。四端SQUID的行为由外部参数、外加磁通量和输运电流控制。它们决定了传输通道中的电压和环中包含的磁通量。在数值模型的噪声舍入的电流-电压特性和磁通量的时间依赖性进行了计算。在控制参数的某些区域，四端SQUID处于双磁通量值的双稳态状态。研究了由热噪声和输运电流引起的双稳态态磁通的开关。
1998-05-09 cond-mat.supr-con
Magnetism in SQUIDs at Millikelvin Temperatures
我们的特点是冷却到毫开尔文温度的磁通线程直流SQUID的温度依赖性。随着温度的降低，通量增加1/T，而且通量的变化与被捕获的涡的密度成正比。该数据是兼容的表面自旋的热极化的陷阱领域的涡旋。在没有捕获通量的情况下，我们观察到自旋玻璃冻结在低温下的证据。这些结果为SQUID和超导量子比特中的“普遍”1/f磁通噪声提供了一种解释。
2008-02-11 cond-mat.supr-con
Charge-SQUID and Tunable Phase-slip Flux Qubit
一个相位滑移通量量子比特，正好是一个电荷量子比特的对偶，由一个被相位滑移结中断的超导回路组成。在这里，我们提出了一个可调谐的相位滑移磁通量子比特取代的相位滑移结与电荷相关的超导量子干涉器件（SQUID）组成的两个相位滑移结串联一个超导岛。该电荷SQUID充当由所施加的栅极电压控制的有效的相位滑移结，并且可以用于调谐量子位的能级分裂。此外，我们还发现在环路中插入大电感可以降低电感能量，从而抑制相位滑移磁通量子比特的主导磁通噪声。这种增强的相位滑移通量量子位与transmon量子位完全是双的。
2013-03-22 cond-mat.supr-con
Nonperiodic Flux to Voltage Conversion of an Arithmetic Series Array of dc SQUIDs
本文从理论上研究了<V>直流SQUID串联阵列的电压响应函数，其中基本直流SQUID回路的大小和方向可能不同。这种双结SQUID的串联阵列具有相对于外部磁场B的电压响应函数，其与具有相同回路面积的相应规则串联阵列的电压响应函数显著不同，同时保持大的电压摆幅以及低噪声水平。应用包括电流放大器和量子干涉滤波器的设计。
2000-06-05 cond-mat.supr-con
Model for l/f Flux Noise in SQUIDs and Qubits
本文提出了超导器件中1/f磁通噪声的模型（f为频率）。噪声是由处于缺陷态的电子的磁矩产生的，电子在逃逸之前占据缺陷态的时间分布很宽。一个被俘获的电子占据了两个Kramers简并基态中的一个，在低温下，这两个基态之间的跃迁速率可以忽略不计。结果，锁定了磁矩取向。对密度为5*10^17 m^-2的随机取向缺陷产生的噪声进行模拟，得到的1/f噪声幅度与实验结果非常吻合。
2007-05-15 cond-mat.supr-con quant-ph
A near-field scanning SQUID microwave microscope
我们开发了一种扫描DC SQUID显微镜，具有新颖的读出电子器件，能够从50 MHz到200 MHz的宽带感测RF磁场，同时在kHz频率下提供闭环响应。为了克服传统闭环SQUID的20 MHz带宽限制，通量调制闭环同时锁定SQUID准静态通量并对SQUID进行通量偏置，以将RF通量放大到幅度上的$Φ_0/4$。用双锁定技术解调SQUID电压产生代表RF通量的幅度和相位的信号。对于77 K下的$YBa_2Cu_3O_7$双晶SQUID，这提供了80 dB的线性动态范围，在200 MHz下的通量噪声密度为4 $μΦ_0/\sqrt{Hz}$。我们描述的电子学性能和目前的图像为RF磁场的行波在共面波导，驻波在开路微带，和表面贴装器件天线。
2013-12-16 cond-mat.supr-con
Dual on-chip SQUID measurement protocol for flux detection in large magnetic fields
可以在高磁场中工作的灵敏磁力计对于检测源自量子自旋的小集合的磁共振信号是必不可少的。这种器件在量子技术中具有潜在的应用，特别是在量子计算中。我们提出了一种新的实验装置，使用两个DC-SQUID磁强计实现差分磁通测量。差分测量允许在增强样本信号的同时消除背景通量信号。开发的协议使用脉冲读出，最大限度地减少片上加热，因为亚开尔文温度需要保持量子自旋相干性。还显示了概念实验的证明结果。
2021-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Correlating DC SQUID Performance with the Location of Trapped Magnetic Flux Using Scanning SQUID Microscopy
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；SUN Magnetics (RF) (Pty) Ltd（SUN Magnetics (RF) 私人有限公司）；Stellenbosch University（斯泰伦博斯大学）
本研究利用扫描超导量子干涉显微镜直接关联直流超导量子干涉器件性能与捕获磁通位置，发现无论护城河配置如何均存在优先钉扎位点，为电路布局与故障分析提供反馈。
2026-10-08 cond-mat.supr-con
Controlled transfer of quantum amplitude via modulation of a potential barrier: numerical study in a model of SQUID
我们数值积分的含时薛定谔方程在一个单自由度的SQUID模型与一个可变的势垒之间的基础通量状态。我们发现，线性叠加的基本状态，与相对较少的剩余激发，可以形成的脉冲调制的障碍，提供的脉冲持续时间超过小振荡的通量的周期。两个脉冲施加在序列表现出强烈的干涉效应，我们建议使用SQUID的消相干时间的实验测定。
2001-05-09 cond-mat.supr-con quant-ph
The pumpistor: a linearized model of a flux-pumped SQUID for use as a negative-resistance parametric amplifier
我们描述了一个磁通驱动SQUID的电路模型。这有助于深入了解这些器件如何作为参量放大器中的有源元件。关键的概念是磁通泵SQUID中的频率混合允许出现有效的负电阻。在这里处理的三波简并情况下，仅在允许的输入信号相位的一定范围内出现负电阻。这个模型很容易适用于更复杂电路的可测试预测。
2013-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Flux ramp modulation based MHz frequency-division dc-SQUID multiplexer
提出了一种基于磁通斜坡调制的MHz分频dc-SQUID多路复用器，该多路复用器采用$N$全同电流传感dc-SQUID串联阵列，输入线圈为紧耦合。通过使周期性的锯齿形电流信号流过紧密但非均匀地耦合到各个SQUID的附加调制线圈，阵列两端的电压降根据调制信号的每个周期内各个SQUID的磁通-电压特性的叠加而变化。在这种操作模式下，注入SQUID之一的输入线圈中并且在时间帧内准静态的输入信号增加了恒定的通量偏移，并导致相关联的SQUID特性的相移。后者本质上与输入信号成比例，并且可以通过对采样的阵列输出电压进行信道化和下变频来推断。使用一个原型复用器，以及一个自主开发的高速读出电子实时相位确定，我们演示了同时读出的四个信号源与MHz的带宽每通道。
2021-03-04 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Magnetic flux induce dissipation effect on the quantum phase diagram of mesoscopic SQUID array
给出了介观SQUID阵列的量子相图。我们预测了不同的量子相和相边界以及几个特殊的点。我们提出的结果，磁通量诱导耗散这些点上，也对相边界。在这些点的约瑟夫森耦合依赖于系统参数在一个更复杂的方式，并从Ambegaokar和Baratoff关系不同。导出了系统的耗散强度与Luttinger液体参数之间的解析关系。我们观察到了半整数磁通量量子的一些有趣的行为，以及共隧穿效应的重要性。
2011-08-23 cond-mat.supr-con
Candidate source of flux noise in SQUIDs: adsorbed oxygen molecules
使用SQUID作为量子位的一个主要障碍是通量噪声。我们提出，迄今为止神秘的自旋产生的磁通噪声可能是$O_2$分子吸附在表面上。用密度泛函理论计算了吸附在α-Al 2 O3表面的$O_2$分子的磁矩约为1.8 μB。当自旋垂直于O-O键的轴时，自旋旋转的势垒约为10 mK。蒙特卡罗模拟的铁磁耦合，各向异性的XY自旋在一个正方形晶格发现1/f磁化噪声，在铝SQUID的磁通噪声一致。
2015-04-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Degenerate ground state and anomalous flux hysteresis in an YBa2Cu3O7 grain boundary r.f. SQUID
我们报告的磁通磁滞曲线和陷阱磁通分布在YBa 2Cu 3 O 7射频测量。SQUID包含两个平行的紧密间隔的晶界约瑟夫森结。从T = 15 K到30 K的通量分布的加宽之后是在T = 35 K处的分叉，其对应于简并基态。在T ~ 40 K以上，分岔消失，磁通分布明显变窄，磁滞曲线出现小的二次回线。这种行为可以定性建模，如果我们假设一个温度依赖的二次谐波项的结的电流相位关系。
2004-03-21 cond-mat.supr-con
Low-frequency flux noise and visualization of vortices in a YBa2Cu3O7 dc SQUID washer with an integrated input coil
我们使用低温扫描电子显微镜（LTSEM）成像量化的磁通量（涡流）在直流（DC）超导量子干涉器件（SQUID）在温度T=77 K，在一个可控的磁场高达20微特斯拉的空间分辨率约为1微米。我们表明，LTSEM允许图像的涡旋的空间分布在YBa 2Cu 3 O 7/SrTiO 3/YBa 2Cu 3 O 7多层薄膜结构组成的直流SQUID垫圈上集成的输入线圈。同时，我们能够测量被测样品的低频噪声，这允许将涡旋的空间分布与SQUID中的低频噪声相关联。
2001-04-20 cond-mat.supr-con
Voltage-current and voltage-flux characteristics of asymmetric high TC DC SQUIDs
我们报告的20个芯片上的高T $_C$ DC SQUID的传递函数和通量的变化，其中一半是故意的几何不对称的测量。所有这些SQUID都是使用标准的高T $_C$薄膜技术制造的，并且它们是单层SQUID，具有通过激光烧蚀沉积到MgO双晶衬底上的140 nm厚度的YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-x}$膜，具有24 $^0$取向差角。对于每一个SQUID，它的固有不对称性参数，i。例如，直接独立地测量每个结的临界电流密度和电阻率。我们发现SQUID的电压-电流和电压-磁通特性在片上扩散的主要原因是SQUID的固有不对称性。我们发现，对于SQUID与一个相对较大的电感（$L>120 $ pH）的电压调制和传递函数是不是很敏感的结的不对称性，而SQUID与较小的电感（$L\simeq 65-75 $ pH）更敏感。所得结果对高T $_C$ SQUID阵列和光栅敏感器件的实现具有重要意义。
2009-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
High-gain weakly nonlinear flux-modulated Josephson parametric amplifier using a SQUID-array
我们研制了一种基于超导集总电感LC谐振器的高增益量子限幅微波参量放大器，该谐振器由8个超导量子干涉器件（SQUID）组成。该放大器通过以两倍于谐振器频率调制穿过SQUID的通量来参数泵浦。在5 GHz附近，非简并工作模式下，最大增益为31 dB，乘积幅度增益×带宽大于60 MHz，在20 dB增益下，1 dB压缩点为-123 dBm。相敏放大-去放大也在退化模式下测量，并产生37 dB的最大增益。由于SQUID阵列的非线性较小，所获得的压缩点比具有相同电感的单个SQUID所获得的压缩点高18 dB。
2014-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum Statistics and Entanglement of Two Electromagnetic Field Modes Coupled via a Mesoscopic SQUID Ring
本文研究了由介观SQUID环耦合到一个或两个电磁场模组成的全量子力学系统的行为。我们表明，我们可以使用一个静态的磁通量线程的SQUID环，以控制能量的转移，纠缠和统计特性的耦合到环的字段。我们还表明，在和周围，某些值的静态磁通系统的组件之间的有效耦合是大的。这些区域在静态磁通中的位置依赖于环的能级结构和相对场模频率。在这些区域中，耦合系统的态纠缠和各分量之间的能量转移很强。
2004-11-04 cond-mat.supr-con quant-ph
Proposal for a flux qubit in a dc SQUID with the $4π$ period Josephson effect
构建适合量子计算的量子比特仍然是一个值得注意的挑战。在这里，我们提出了一个超导磁通量子比特的直流SQUID结构，形成一个传统的绝缘体约瑟夫森结和拓扑纳米线约瑟夫森结与马约拉纳束缚态。零能马约拉纳束缚态在纳米线结中传输$4π$周期约瑟夫森电流。绝缘体结中的这种$4π$周期约瑟夫森效应和对流$2π$周期约瑟夫森效应之间的相互作用在SQUID中诱导双阱势能景观。结果，SQUID的两个最低能级与其它能级隔离。这两个能级显示了相互矛盾的循环超电流，因此可以用作通量量子比特。我们发现这种磁通量子比特具有对外部噪声稳定、对系统参数偏差的容忍度以及对大量数据的可扩展性等优点。此外，我们还演示了如何通过调整结参数来耦合这个通量量子比特与Majorana量子比特，以及如何使用这种耦合来操纵Majorana量子比特。
2015-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetic imaging of superconducting qubit devices with scanning SQUID-on-tip
我们使用一个扫描超导量子干涉仪（SQUID）来成像一个为量子计算而设计的超导装置所产生的磁通量。纳米级SQUID探针揭示了超导电流通过电路的流动以及捕获的磁通量的位置。特别是，从量子位附近的磁通控制线流出的电流图显示了这些元素是如何耦合的，从而提供了如何优化量子位控制的见解。
2022-06-16 cond-mat.supr-con
Voltage-flux-characteristics of asymmetric dc SQUIDs
我们提出了一个详细的分析，电压通量V（Φ）特性的非对称直流SQUID与各种不对称。对于两个约瑟夫森结的临界电流中的有限不对称性α_I，相反极性的偏置电流的V（Phi）特性中的最小值沿着通量轴相对于彼此偏移Δ_Phi =（α_I）*（β_L）; β_L是屏蔽参数。这个简单的关系式使我们在YBa_2Cu_3O_（7-x）dcSQUID的实验中可以测定α_I并与理论进行比较。在广泛的beta_L和噪声参数Gamma范围内的大量数值模拟揭示了传递函数V_Phi对alpha_I和alpha_R（结电阻不对称性）的系统依赖性。对于对称dc SQUID，V_Phi分解为g（Gamma*beta_L）*f（alpha_I，beta_L），其中f也取决于alpha_I。当β_L小于5时，我们发现V_Phi随α_I的增加而减小，但这只能部分解释高T_c直流SQUID中经常观察到的V_Phi与实验值之间的差异。
2000-12-07 cond-mat.supr-con
A linear magnetic flux-to-voltage transfer function of differential DC SQUID
具有差分输出或“DSQUID”的超导量子干涉装置先前被提出用于在存在大共模信号的情况下操作。DSQUID是两个相同SQUID的差分连接。在这里，我们表明，除了抑制电磁干扰，该设备提供了有效的线性化的DC SQUID电压响应。在零电容电阻并联结模型的框架下，我们证明了DSQUID磁通量-电压传递函数的无杂散动态范围（SFDR）大于SFDR > 100 dB，而信号的总谐波失真（THD）小于THD < $10^{-3}\%$，信号的峰-峰幅度为半通量量子$2Φ_a = Φ_0/8$的四分之一。对DSQUID电压响应稳定性的分析表明，DSQUID的实现允许以约瑟夫森结的高度一致性和高精度电流源为代价进行高度线性的磁通量-电压变换。
2019-03-11 cond-mat.supr-con
Dc SQUID based on a three-band superconductor with broken time-reversal symmetry
本文研究了基于单带和三带超导体之间时间反转对称性破缺的脏点接触的直流SQUID的行为。使用较早获得的结果约瑟夫森效应在这样的系统中的新功能的直流SQUID的特性。结果表明，在BTRS（破缺时间反转对称性）三带超导体中，当外加磁通量可被半整数磁通量整除时，dc SQUID的基态发生强简并.这可能导致可能的多磁滞回线的外观上的依赖性的总通量在直流SQUID从外部施加的通量。这些环的数目取决于三带超导体的基态的位置。此外，它被发现的临界电流上施加的磁通量的依赖关系可以有复杂的多周期的形式，这是不同于严格的周期性特征，为传统的直流SQUID和夫琅和费模式约瑟夫森接触在外部磁场。
2015-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Coherent Oscillations of Driven rf SQUID Metamaterials
通过实验和数值模拟研究了射频超导量子干涉器件（射频超导量子干涉器件）超材料的可调谐性和非线性特性。这种超材料的电磁特性对受驱动的相互作用SQUID的相干响应程度很敏感。相干性遭受的障碍，这是实验发现，主要是由于直流磁通梯度的存在。我们展示了恢复相干性的方法，特别是通过改变SQUID元原子之间的耦合和增加所施加的射频通量的温度或幅度。
2017-02-24 cond-mat.supr-con nlin.AO quant-ph
Online Demodulation and Trigger for Flux-ramp Modulated SQUID Signals
由于SQUID的周期性特性，基于SQUID的读出需要合适的线性化技术。磁通斜坡调制是一种常见的线性化技术，通常用于微波SQUID多路复用器的读出，最近也用于dc-SQUID。通量斜坡调制需要信号处理链中的另一级，以在进一步处理之前解调SQUID输出信号。对于低温微量热计，这些事件由快速指数上升和缓慢指数衰减的脉冲给出，这些脉冲应由触发引擎检测并由存储逻辑记录。由于解调和事件检测可以显著降低数据速率，因此在将数据传递到通用处理器之前，最好在测量期间在部署的快速FPGA逻辑上执行这两个步骤。在这篇文章中，我们展示了在SoC FPGA上运行时计算的高效多通道磁通斜坡解调的实现。此外，提出了一种在线触发器和缓冲器机制的概念和实现，其理论触发器丢失率取决于缓冲器大小。两个FPGA模块都可以在高达500 MHz的时钟频率下工作，并可以有效地处理32个通道。正确的功能和数据处理能力的模块被证明在测量中利用磁微量热仪照射与铁-55源的事件生成和读出的微波SQUID复用器。
2021-10-22 cond-mat.supr-con eess.SP physics.ins-det
Design concepts for an improved integrated scanning SQUID
在本文中，我们讨论的设计概念，提高空间分辨率，提高灵敏度，并减少侵入性扫描超导量子干涉器件（SQUID）显微镜传感器集成通量拾取回路。这不仅可以通过减小基本规则线宽和间距来实现，还可以通过利用平坦化、通过减小SQUID电感来减小通量噪声以及通过分散读出或片上滤波来减小反作用来实现。
2010-02-08 cond-mat.supr-con
Self-oscillations in a superconducting stripline resonator integrated with a DC-SQUID
研究了铌超导带线谐振器与直流超导量子接口器件集成后的自持振荡。我们发现，无论是在这些振荡开始的功率阈值和振荡频率是周期性的，在所施加的磁通量通过SQUID环。一个理论模型，其中属性的SO在DC-SQUID的热不稳定性产生了很好的协议与实验结果。该通量相关非线性可用于量子位-SSR集成器件的量子态读取。
2009-07-19 cond-mat.supr-con
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
Long-time stable HTSC DC-SQUID gradiometers with silicon dioxide passivation for measurements with superconducting flux transformers
在高Tc超导DC-SQUID的应用中，如生物磁学，无损评估和磁性纳米颗粒的弛豫，重要的是在延长的时间段内保持可靠的传感器性能。我们设计并制作了基于YBCO薄膜的DC-SQUID梯度计，该梯度计与磁通Transformer电感耦合以实现更高的灵敏度。该梯度仪的保护免受环境大气和湿度的SiO2和非晶YBCO层。倒装芯片配置的传感器的噪声特性，特别是在无屏蔽的环境中，示出。我们提出了一个比较的TBCCO薄膜缓冲蓝宝石或LaAlO 3衬底上的磁通Transformer在屏蔽和非屏蔽环境。在LaAlO 3磁通Transformer上使用TBCCO，我们达到了72 fT/（cm sqrt（Hz））的低白场梯度噪声。在一年的时间内测量了梯度计的电性能（临界电流IC、正常状态电阻RN和传递函数VPhi），没有显示出明显的退化迹象。
2007-07-30 cond-mat.supr-con
DC-SQUID Sensitivity for Readout of Entangled State Quantum Bits
提出了一种利用超导量子干涉仪（DC-SQUID）的灵敏度测量方法，在通量量子比特（quantum bits）上测量纠缠态的方案。DC-SQUID被用作通量量子比特读出设备。DC-SQUID的开关电流分布足够窄以区分三个约瑟夫森结量子位的两个基态，其中量子位与DC-SQUID之间具有大的互感。但是，在两个基态之间的区分变得困难，因为对于量子比特相干性而言，互感更小。然而，我们可以采用平均来增加有效灵敏度。我们还发现，可以用通量量子比特进行Bell对测量，从而证明两个量子比特上纠缠态的存在。
2001-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Flux Dependent Crossover Between Quantum and Classical Behavior in a dc-SQUID
在一个经典自由度和一个量子力学自由度的耦合系统中，量子自由度可以促进整个系统的逃逸。这种不寻常的逃逸特性在理论上被预测为“明希豪森效应”。我们实现这样一个系统，通过分流的两个结的直流SQUID与一个额外的电容。在我们的实验中，我们检测到量子和经典逃逸过程之间的交叉有关的逃逸方向。我们发现，在不同的外部磁通量，宏观量子隧穿周期性地交替与热激活逃逸，“明希豪森效应”的一个标志。
2014-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ultra-Highly Linear Magnetic Flux-to-Voltage response in Proximity-based Mesoscopic bi-SQUIDs
超导双环干涉仪（bi-SQUID）已经被引入以产生专门设计为呈现作为磁通量的函数的超高线性电压响应的磁通量传感器。这些器件对于量子传感和对于在电磁波谱的射频范围内振荡的信号的信号处理是非常重要的。本文报道了一种基于近似介观Cu约瑟夫森结的Al双环双SQUID。这种方案提供了一种替代传统的基于隧道结的干涉仪的制造方法，其中结特性以及因此的磁通量-电压和磁通量-临界电流器件响应可以很大程度上且容易地通过金属弱连接的几何形状来定制。我们讨论了这样的传感器的性能，通过显示一个完整的表征的设备开关电流和电压降\textit{vs.}磁通量的操作温度范围从30 mK到$\sim 1$ K。文中还讨论了传递函数和总谐波失真的品质因数。后者提供了通量-电压器件响应的线性度的估计，其获得的值高达45 dB。这样的结果让我们预见到的性能已经对与传统的隧道结为基础的双SQUID阵列组成的数百个干涉仪实现。
2021-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
High Temperature PI/2-SQUID
本文提出了一种利用高温超导体晶界结特性的新型DC-SQUID。以这样的方式选择晶界的取向，以在SQUID环中的两个约瑟夫森结的平衡相之间建立π/2（而不是0或π）相位差。利用该性质来增加SQUID的灵敏度和方向依赖性，以用于在没有附加通量产生线圈的情况下测量磁通量。
2001-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Efficient flip-chip and on-chip-based modulation of flux-tunable superconducting resonators
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院）；University of Innsbruck（因斯布鲁克大学）
本文提出了一种高效低电流磁通调制方法，利用翻转芯片和芯片内线圈实现超导谐振子的高灵敏度磁通检测。
2025-12-28 cond-mat.supr-con quant-ph
Decoherence in rf SQUID Qubits
我们报告使用脉冲微波和快速通量脉冲的射频SQUID量子比特的相干时间的测量。修改后的rf SQUID，描述了一个双阱电位，具有独立的，在原位，控制的倾斜和势垒高度的潜力。相干振荡的衰减主要由激发态和低频通量噪声的寿命决定，并且与通过微波光谱、磁通量阱之间的共振隧穿和激发态的衰减获得的这些量的独立测量一致。振荡的波形进行了比较，有限的衰减率和失谐和平均低频通量噪声的分析结果。
2008-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
HTS YBCO Resonator Configuration with Coplanar Optimized Flux Concentrator Strongly Coupled to rf SQUID
我们开发了一种新型的磁耦合模块，形成了一个单层超导磁通集中器，这是集成了一个共面谐振器强耦合到高温超导rf-SQUID。三种类型的谐振器，包括一个长的带状线谐振器之间的输入回路和拾取回路的磁通集中器，一个互补的开口环谐振器（CSRR），也是一个螺旋形状的输入回路内进行了探讨。使用有限元法（FEM）模拟的谐振品质因数，以及耦合到SQUID的不同模式的这三种类型的谐振器进行评估。测试了将电子系统耦合到谐振器的几种读出方法，包括电感（线圈）和电容（传输线）耦合，并报告了每个谐振器的最佳读出。在评估的谐振器类型中，具有最佳设计的螺旋形谐振器显示出最高的品质因数（5900）以及在836 MHz的谐振频率下与SQUID的最强耦合（-0.5 dB），使用200 nm厚的超导YBCO在1 mm厚的晶体LaAlO 3衬底上制造。该模块的通量集中器通过其线宽的变化以及其输入回路半径的变化来优化，以获得最大的通量转换效率。
2017-09-25 cond-mat.supr-con physics.app-ph physics.ins-det
Electrically tunable multi-terminal SQUID-on-tip
提出了一种新的纳米超导量子干涉器件（SQUID），其干涉图样可以原位电位移。该器件由一个纳米级的四端/四结SQUID的尖端处的尖锐的移液管使用自对准的三步沉积的铅制造。与当通量偏置到通量量子的大约四分之一时显示最佳灵敏度的常规双端子/双结SQUID相比，附加端子和结允许在任意施加通量下的最佳灵敏度，从而消除了磁场“盲点”。我们证明了自旋灵敏度为5至8 $μ_B/\text{Hz}^{1/2}$在0至0.5 T的连续场范围内，具有很好的应用前景的纳米级扫描磁成像。
2016-09-26 cond-mat.supr-con
Evidence of two-dimensional macroscopic quantum tunneling of a current-biased DC-SQUID
本文测量了在不同外加磁通量下滞后DC-SQUID从超导态逃逸的几率。在低温下，逃逸电流和概率分布的宽度与温度无关，但它们依赖于通量。实验结果不符合通常的一维（1D）宏观量子隧穿（MQT）定律，但完全占了我们在这里提出的二维（2D）MQT行为。在零通量附近，我们的数据证实了最近在DC-SQUID \cite{Li02}中的MQT观测。
2003-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Response of thin-film SQUIDs to applied fields and vortex fields: Linear SQUIDs
本文分析了当伦敦穿透深度λ大于超导膜厚度d时，dc SQUID的特性。我们提出了控制相对于SQUID的线性尺寸的任意值Λ= λ^2/d的静态行为的方程。SQUID的临界电流I_c取决于有效通量Φ，即通过围绕中心孔的轮廓的磁通量加上与围绕该轮廓的电流密度的线积分成比例的项。虽然众所周知，SQUID的电感取决于Λ，我们在这里表明，磁通量从施加的字段和涡旋产生的字段到SQUID的中心孔的聚焦也取决于Λ。我们将这种形式应用于宽度为2 w的线性SQUID的最简单情况，该SQUID由一对共面的间隔为2a的长超导带组成，通过两个小约瑟夫森结一端连接到超导电流输入引线，另一端连接到超导引线。这种SQUID的中心区域与超导共面带状线共享许多特性。我们计算了磁场和电流密度分布、电感（包括几何电感和动力学电感）、磁矩以及作为Λ/w和a/w函数的有效面积。
2005-09-25 cond-mat.supr-con
Decoherence processes in a current biased dc SQUID
电流偏置直流SQUID的行为类似于一个由偏置电流和外加磁通量控制的非简谐量子振荡器。在这里我们考虑它的两个能级极限，由两个较低的能态$| 0 \right>$和$| 1 \right>$组成。我们已经测量了能量弛豫时间和微波吸收不同的偏置电流和磁通在低微波功率限制。提取退相干时间。低频磁通和电流噪声已被独立测量，通过分析的概率电流切换从超导到有限的电压状态，作为施加磁通的函数。电流噪声的高频部分来源于电路的电磁环境。这个量子线路的退相干可以完全由这些电流和磁通噪声源来解释。
2006-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Localization of Metal-Induced Gap States at the Metal-Insulator Interface:Origin of Flux Noise in SQUIDs and Superconducting Qubits
功率谱标度为$1/f$（$f$是频率）的超导量子干涉器件中磁通量噪声的起源一直是一个谜超过20年。这种噪声限制了超导量子比特的退相干时间。一个共识已经出现，噪声来自于局部电子的面密度为$5\times10^{17}$ m $^{-2}$的自旋波动。我们表明，在金属-绝缘体界面的潜在的障碍的存在下，一些金属诱导的间隙状态成为本地化，并产生本地的时刻。适度的无序程度产生所观察到的面密度。
2009-11-13 cond-mat.supr-con
Transient dynamics of a superconducting nonlinear oscillator
本文研究了基于直流超导量子干涉仪（SQUID）的集总元件振荡器的瞬态动力学。SQUID与电容并联，形成谐振频率在几GHz范围内的非线性振荡器。谐振频率的变化是通过调谐的约瑟夫森电感的SQUID与片上的磁通线。我们报告测量衰减振荡的时域后，一个简短的激励与微波脉冲。通过观察不同激发振幅下的衰荡响应，探讨了SQUID振荡器的非线性，同时通过调节磁通偏置来改变SQUID电势。通过数值求解相应的朗之万方程，将在实验温度下的SQUID势，并使用从单独的测量得到的参数表征的SQUID振荡器上的模型电路进行模拟。模拟结果与实验观测结果吻合较好，即衰荡随外加磁通量和脉冲幅度的变化关系。我们观察到之间的交叉发生的衰荡接近共振和绝热以下在较大的失谐共振。我们还讨论了在大振幅驱动时相位跳变的发生。最后，我们简要概述了前景的超导磁通量子比特的读出方案的基础上的歧视振铃信号之间的不同级别的磁通量耦合到SQUID。
2016-02-14 cond-mat.supr-con
Resonant effects in a SQUID qubit subjected to non adiabatic changes
通过快速修改双SQUID通量量子比特的有效势的形状，从单阱到双阱条件，我们在实验上观察到一个异常的行为，即共振峰的交替，在一个给定的通量状态下找到量子比特的概率。Landau-Zener跃迁的发生以及两个阱中简并能级之间的共振隧穿可以部分地解释实验结果。对系统时间演化的量子模拟确实表明，所观察到的异常行为可以归因于量子相干性效应。所有这些机制之间的相互作用对于量子计算目的具有实际意义，给出了对扫描速率的限制的直接测量，该扫描速率可能用于通过快速通量脉冲正确操纵量子比特状态，避免过渡到非计算状态。
2014-03-12 cond-mat.supr-con quant-ph
Imaging collective behavior in an rf-SQUID metamaterial tuned by DC and RF magnetic fields
利用非接触空间分辨成像技术研究了二维非线性超导超材料的集体行为。这种超材料由亚波长非线性振荡器组成，这些振荡器位于强耦合的27 x27射频超导量子干涉器件（rf SQUID）平面阵列中。通过使用低温激光扫描显微镜，我们在非辐射暗模式下对驱动SQUID中的微波电流进行成像，并识别出类似振荡的亚原子的聚集性和均匀性。我们遵循由于元原子共振频率调谐作为外部直流和射频磁通量偏置的函数的相干图案的重排。我们发现，整个SQUID阵列的射频电流分布在零直流通量和小射频通量揭示了低程度的相干性。相比之下，空间相干性显着提高后，增加射频通量的幅度，与模拟一致。
2019-01-15 cond-mat.supr-con physics.app-ph
DC SQUID based on the mesoscopic multiterminal Josephson junction
为一种新型的介观四端SQUID器件提供了理论依据。所研究的系统由一个介观四端结，其中一对终端被纳入超导环和另一个是与运输电路连接。终端之间的非局域弱耦合导致相位拖曳效应和磁通量传输。本文研究了四端SQUID在外部参量、外加磁通量和输运电流控制下的行为。计算了临界电流和电流-电压特性随磁通量的变化关系。在非局域介观的情况下，它们不仅取决于所施加的磁通量的大小，而且还取决于其符号，从而可以测量外部磁场的方向。
2001-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting microwave magnetometer for absolute flux detection
超导量子干涉器件（SQUID）是面外磁场分量最灵敏的探测器之一。然而，由于它们具有由磁通量量子$Φ_0 \approx 2.068\times 10^{-15}\,\mathrm{Wb}$确定的短调制周期$M = 1 Φ_0$的周期性响应，难以明确地推断出磁通量的值，特别是在SQUID回路中封闭的磁通量改变许多磁通量量子的情况下。在这里，我们证明，通过引入第二SQUID形式的第二自由度，我们大大提高了我们的设备的调制周期$M$，而不牺牲灵敏度。作为一个概念的证明，我们实现了我们的想法，通过嵌入两个不对称的直流SQUID到一个共同的储能电路。通过测量器件的反射系数，我们提取了两个最低能量的本征频率作为由超导场线圈产生的外部磁通量的函数，从实验中我们推导出调制周期$M \geq 15 Φ_0$，以及在我们的实验中存在的磁偏移场$B_0 = 22\,\mathrm{nT}$。
2021-07-13 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
Qubit dispersive readout scheme with a microstrip squid amplifier
实验上测试了一种耦合到微带SQUID放大器的色散技术的通量量子比特读出方案。由于这种放大器在低温下几乎是量子限制的噪声，这种读出设备对于实际量子比特的设计非常有希望。它的原理证明和低噪声性能已经通过模拟量子比特的存在，在输入squid中应用微小的通量变化进行了测试。放大器的谐振频率通过一个变容二极管就地调节，以接近储能电路的频率。根据传递函数的符号，已经确定了两种操作模式（交叉或反交叉制度）。
2008-12-01 cond-mat.supr-con
Negative-resistance models for parametrically flux-pumped superconducting quantum interference devices
利用快速振荡的磁通量调制的超导量子干涉仪（SQUID）可以作为参量放大器，提供增益而附加的噪声很小。在这里，我们开发线性化模型来描述参数磁通泵SQUID的阻抗。一个未抽运的SQUID作为一个电感，约瑟夫森电感，而一个磁通抽运的SQUID开发了一个额外的，平行的元素，我们已经创造了“泵电阻”。参量增益可以理解为泵浦电阻负电阻的结果。在简并情况下，增益对泵浦和信号之间的相对相位敏感。在非简并情况下，增益与相位无关。我们首先发展我们的模型在三波和四波的情况下，其中泵浦频率是两倍或等于信号频率，分别为简并参量泵浦。然后，我们推导出表达式的非简并的情况下，泵频率是不是信号频率的倍数，在那里它变得有必要考虑闲频音的发展。对于非简并三波的情况下，我们提出了一个直观的图片包含一个磁通泵SQUID在信号频率的电流取决于负载阻抗在空闲频率的参数放大器。这种理解提供了洞察力和容易测试的预测电路含有磁通泵SQUID。
2013-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Coexistence of 0 and $π$ states in Josephson junctions
从理论上预测了具有铁磁结的SQUID中新的磁通量穿透模式。特征的多节点非谐性的电流相位关系意味着稳定和亚稳0和$π$状态的铁磁势垒的影响在低温下的强度的大的间隔共存。因此，整数和半整数磁通量配置的共存出现在射频和直流SQUID，并产生两个通量跳跃每一个外部通量量子。在直流SQUID，新的磁通跳跃表现为两个下降的临界电流依赖于外部磁通量。
2000-11-22 cond-mat.supr-con
Observation of enhanced coherence in Josephson SQUID cavities using a hybrid fabrication approach
本文研究了两种不同工艺制作的磁通可调约瑟夫森结谐振器的相干性。在第一个过程中，使用单个蒸发步骤制造器件，其中谐振器和SQUID的结同时制造。在第二个过程中，设备被制成具有相同的几何形状，但是其中谐振器由MoRe超导电层制成，随后在第二步骤中将结添加到该超导电层。为了表征这两种SQUID腔的相干性，我们观察并分析了它们的谐振腔的品质因数与通量和光子数的关系。尽管在制造过程中应用了详细的清洁工艺，但单步Al器件显示出比混合器件明显更差的品质因数，并得出结论，混合技术为制造高Q通量可调谐谐振器提供了更可靠的方法。
2019-11-17 cond-mat.supr-con
Efficiency of the SQUID Ratchet Driven by External Current
本文从理论上研究了由三个电容并联的约瑟夫森结构成的非对称超导量子干涉器件的效率。SQUID由外部磁通量穿过，并由恒定（dc）和时间周期（ac）分量的外部电流驱动。该系统作为一个非平衡棘轮的直流电压与外部电流作为能源的SQUID。我们分析了由外部电流提供的功率，发现它强烈地依赖于热噪声和外部磁通量。我们探索的系统参数的空间，揭示了一组SQUID效率是全球最大的。我们检测到的热噪声增强效率的有趣的功能，并显示如何可以通过调整外部磁通量的设备的效率。
2015-02-19 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Microscopic Analysis of Low-Frequency Flux Noise in YBa$_2$Cu$_3$O$_7$ Direct Current Superconducting Quantum Interference Devices
我们使用低温扫描电子显微镜结合SQUID的磁通量检测图像的涡旋和调查的低频磁通噪声在YBa $_2$ Cu $_3$ O $_7$薄膜SQUID。低频磁通噪声随磁场冷却强度的增加呈非线性增加，直至60 $μ$ T。这种效应可以用SQUID空穴处的表面势垒来解释。通过将磁通噪声数据与涡旋的空间分布相关联，我们获得了微观尺度上涡旋的空间波动信息，例如，平均涡旋跳跃长度约为10 nm。
2004-07-28 cond-mat.supr-con
Experimental observation of induced stochastic transitions in multi-well potential of RF SQUID loop
在单结超导量子干涉仪（RF SQUID）中，由于在不同强度的噪声流作用下，两个或多个亚稳态之间的随机跃迁（随机共振效应，SR），实验观察到微弱低频谐波信号的放大.除了通常的情况下，在一个具有高斯噪声的量子阱系统的SR，之间的多个亚稳态的多阱SQUID环势的影响下的二进制噪声的转变被观察到。这可以解释为一种噪声“光谱学”的亚稳态的SQUID回路与不同值的捕获磁通量。
2014-11-24 cond-mat.supr-con
Tuning of Strong Nonlinearity in rf SQUID Meta-Atoms
利用互调测量方法研究了自谐振射频超导量子干涉仪（rf-SQUID）亚原子的强非线性特性。先前在零直流磁通量的工作表明，当频率扫过谐振时，IM响应的急剧开始。还观察到较高频率的第二次发作，在IM响应中产生显著的间隙。通过将这些测量扩展到非零直流通量，揭示了新的动态，包括：上述间隙的直流通量可调性，以及rf-SQUID的几何共振附近的增强IM响应。实验观察到的这些功能的理解和理论分析，通过一个稳态的分析模型的组合，和一个完整的数值处理的rf SQUID动态。后者，此外，预测存在的混沌在狭窄的参数制度。了解rf-SQUID超材料中的互调对于产生微波信号的低噪声放大和可调谐滤波器是重要的。
2022-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con nlin.CD
