Relaxation of Nonequilibrium Quasiparticles in Mesoscopic Size Superconductors
微米和纳米加工方法的快速发展引起了人们的兴趣，并使大量的（亚）微米尺寸的固态系统的电子特性的实验研究成为可能。包含超导元件的介观尺寸混合结构已成为基础研究和各种应用的有趣对象，从医学和天体物理传感器到量子计算。控制这类系统行为的物理学最重要的方面之一是非平衡准粒子的有限浓度，即使在远低于超导转变温度的超导体中也存在。这些非平衡激发可能会限制各种超导设备的性能，如超导量子比特，单电子旋转门和微型冰箱。相反，在某些应用中，如电磁辐射探测器，非平衡态对其操作是必不可少的。因此，研究介观尺度的超导体中的非平衡准粒子弛豫机制是至关重要的，其中整个结构可以被认为是一个“界面”。在研究的早期阶段，这个问题主要是在相对大的系统和接近超导体临界温度的高温下研究的。本文综述了包括低温极限在内的超导体非平衡准粒子弛豫的研究进展。我们还讨论了开放的物理问题和该领域的发展前景。
2018-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonequilibrium Majorana fluctuations
随机事件或波动的非平衡物理学是给定系统的独特指纹。在这里，我们表明，在非相互作用系统，其动力学驱动的马约拉纳状态，有效电荷$e^*$，表征电流波动，是分数。这与具有平凡电荷$e^*=e$的非相互作用狄拉克系统形成对比。恰恰相反，在马约拉纳状态，我们预测两个不同的分数有效电荷在低和高能量，$e^*_l=e/2$和$e^*_h=3e/2$，可在低和高偏置电压，分别。我们发现，虽然低能量的有效电荷$e^*_l$是敏感的热波动的电流，高能量的有效电荷$e^*_h$是强大的热噪声。因此，马约拉纳费米子的一个独特的波动特征被编码在电流噪声的高电压尾部中，即使在高温下，在强非平衡系统的实验中也很容易获得。
2017-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonequilibrium phenomena in multiple normal-superconducting tunnel heterostructures
利用超导非平衡理论和隧道哈密顿量，我们考虑了一个介观NISINISIN异质结构，即，一种由五个间断的正常金属（N）和超导（S）区域组成的结构，这些区域由绝缘隧道势垒（I）分隔。在外部正常电极之间施加偏置电压，可以驱动中心N岛远离平衡。取决于外部和内部隧道结的电阻比，可以在中心N岛实现有效的电子冷却，或者在S岛和N岛中产生高度非平衡的电子能量分布。这些分布在超导化学势的整数倍的距离处表现出多个峰。在后一种情况下，S岛中的超导能隙与其平衡值相比被强烈抑制。
2005-03-09 cond-mat.supr-con
Time-local nonequilibrium Green's function method for real-time dynamics in quantum systems coupled to superconducting leads
Department of Physics, College of Science and Technology, Nihon University（日本大学理学院物理系）
发展了时间局域非平衡格林函数方法，通过辅助模展开将超导引线自能分解为指数模，将含记忆积分的Kadanoff-Baym方程转化为常微分方程组，实现高效实时模拟，并应用于超导-量子点-超导结的电压淬火动力学。
2026-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonequilibrium Superconductivity near Spin Active Interfaces
本文发展了非平衡超导体的准经典理论的Riccati公式，研究磁界面附近自旋相关的散射。我们推导出的Riccati分布函数的边界条件，适用于广泛的非平衡输运性质的超导和磁性材料的混合系统的自旋活性界面。我们利用这些结果计算了正常金属-铁磁-超导体（NFS）和超导-铁磁-超导（SFS）点接触的自旋、电荷和热输运。
2004-04-05 cond-mat.supr-con
Light-induced nonequilibrium response of the superconducting cuprate La$_{2-x}$Sr$_{x}$CuO$_4$
利用近红外（800 nm）光抽运-太赫兹探测光谱，研究了铜氧化物超导体La $_{2-x}$ Sr $_{x}$ CuO $_4$（$x = 0.14$）在强光激发后的动力学行为.在5 K的超导态下，我们观察到光激发后约瑟夫森等离子体共振的红移持续了数百皮秒，表明$c$轴超导相干性的破坏。我们表明，亚稳态光谱特征可以描述的光致表面加热的样品。我们还表明，传统的分析用于提取的光激发表面区域的光谱可以引起文物的非平衡响应。
2019-04-16 cond-mat.supr-con
Nonequilibrium Josephson-like effects in wide mesoscopic S-N-S junctions
在超导电极之间具有大间隔的介观超导-正常-金属-超导（S-N-S）结（即宽结）表现出非平衡超电流，即使在平衡约瑟夫森效应呈指数小的温度下也是如此。约瑟夫森频率的二次谐波支配这些电流，正如在最近的实验中观察到的那样。一个简单的描述这些影响，在电阻分流结模型的精神，建议在这里。它被用来计算直流I-V特性，并检查各种类型的噪声和外部微波辐射（夏皮罗步骤）的影响。研究发现，当结受到直流偏置或交流偏置驱动，甚至受到外部噪声驱动时，都会激发出非平衡超电流。在结的情况下，这也是长的方向垂直于电流，热力学相位波动（热噪声）单独可以驱动准粒子的局部平衡。然后预测磁通量以Phi_0 /2 = hc/4 e为单位被捕获。
1999-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Reabsorption of nonequilibrium phonons at superconducting point contacts
当偏离不等式$d\ll {{l}_{\varepsilon }}$（$d$是接触直径，而${{l}_{\varepsilon }}$是电子的能量弛豫长度）时，在特征声子能量下的$S-c-N$接触的电流-电压特性上产生结构特征，这是因为由于接触附近具有低群速度的非平衡声子的积累而导致$Δ$减小。
2016-02-13 cond-mat.supr-con
Self-consistent theory of transport in superconducting wires
本文利用准经典格林函数方法研究了准粒子布居平衡和非平衡情况下均质导线中的超导输运。我们考虑超导体与任意的电流密度和杂质浓度范围从清洁到肮脏的限制。局部电流守恒是通过保证序参量在每一点满足自洽方程来保证的。对于平衡输运，我们计算电流，序参量振幅，准粒子态密度作为超流速度，温度和无序强度的函数。非平衡态的特征是在超导体的两端引入具有不同化学势的准粒子。计算了层电势、序参量和有效准粒子能隙的分布。我们发现，在干净的超导体中可以实现电流感生无带隙超导的输运机制，这种状态的稳定性被非平衡态增强。
1999-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonequilibrium regimes for quasiparticles in superconducting qubits with gap-asymmetric junctions
本文研究具有能隙不对称结的超导量子比特中准粒子密度随温度的变化，提出四种非平衡态区，并指出磁场测量有助于准确识别这些状态区。
2025-07-22 cond-mat.mes-hall 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
Nonequilibrium quasiparticle distribution in superconducting resonators: analytical approach
本文通过解析方法推导超导谐振器中非平衡准粒子分布函数，研究其对品质因数和谐振频率的影响，并揭示低温测量无法仅用光子加热机制解释。
2023-05-30 cond-mat.supr-con
Josephson Diode Effect from Nonequilibrium Current in a Superconducting Interferometer
研究非平衡条件下超导干涉仪中的约瑟夫森二极管效应，证明仅靠耗散电流即可产生临界电流不对称，无需反演对称性破缺，并计算了可超过完美值的二极管系数。
2025-08-28 cond-mat.supr-con
Nonequilibrium effects due to charge fluctuations in intrinsic Josephson systems
本文研究了叠层本征约瑟夫森结超导体中的非平衡效应。讨论了电荷涨落对超导层的两种基本非平衡效应：a）凝聚态化学势的移动和b）准粒子电荷不平衡，并研究了它们对IV曲线和Shapiro台阶位置的影响。
2001-08-15 cond-mat.supr-con
Engineering nonequilibrium superconducting phases in a voltage-driven superconductor under an external magnetic field
该研究用非平衡 Green 函数方法分析外磁场和偏压下的 NSN 结，揭示 Zeeman 分裂与两步准粒子分布导致的重入超导及丰富相图。
2025-03-06 cond-mat.supr-con
Evidence of a nonequilibrium distribution of quasiparticles in the microwave response of a superconducting aluminium resonator
在超导体中，能量低于超导能隙的光子的吸收导致准粒子在能量上的重新分布，从而引起强的非平衡准粒子能量分布。我们测量了超导铝微波谐振器的电动力学响应、品质因数和谐振频率随微波功率和温度的变化。低于200 mK，品质因数和谐振频率都随着微波功率的增加而降低，这与由于微波吸收而产生的过量准粒子一致。与直觉相反，在200 mK以上，品质因数和谐振频率随着功率的增加而增加。我们证明了这种效应只能通过非热准粒子分布来理解。
2014-01-09 cond-mat.supr-con
Nonequilibrium interpretation of DC properties of NbN superconducting hot electron bolometers
我们提出了一个物理上一致的解释氮化铌（NbN）为基础的超导热电子测辐射热计（HEB-）混频器的直流电性能，使用非平衡超导的概念。通过这一点，我们澄清了什么物理信息可以从电阻转变和直流电流-电压特性，在适当选择的温度下测量，相关的器件表征和优化。我们指出，无序超导体，如NbN的电子性质的内在空间变化，导致从设备到设备的变化。
2016-10-04 astro-ph.IM cond-mat.supr-con physics.space-ph
Ab initio modeling of nonequilibrium dynamics in superconducting detectors and qubits
本文结合动力学方程与密度泛函理论构建超导薄膜非平衡动力学的从头算模型，无需实验输入即可预测超导探测器、量子比特的材料性能，为超导器件研发提供新方案。
2025-05-17 cond-mat.supr-con
Dynamics of nonequilibrium quasiparticles in a double superconducting tunnel junction detector
我们研究了一类双光子辐射探测器，其中能量的吸收发生在一个长的双光子带中，而Redout阶段由位于带两端的双光子隧道结提供。这样的设备能够成像和能量分辨率两者。在已建立的电流方案中，从理论和实验的角度进行了很好的研究，一个基本的成分被认为是陷阱的存在，或由较低间隙的超导材料制成的结附近的区域。我们重新考虑的问题，通过调查的动力学辐射诱导的过剩准粒子在一个更简单的设备，即一个没有陷阱。可以看出，非平衡过剩准粒子服从扩散方程，其系数是位置的不连续函数。基于这个方程的解析解，我们遵循的设备中的准粒子的动力学，预测的信号形成的检测器，并讨论这种配置提供的潜力。
2005-05-09 cond-mat.supr-con
Nonequilibrium Quasiparticle Dynamics in a MoRe-Based Superconducting Resonator under IR Excitation
G. V. Kurdyumov Institute for Metal Physics, N.A.S. of Ukraine（乌克兰国家科学院 G.V.库尔久莫夫金属物理研究所）；Kyiv Academic University（基辅学术大学）
研究了红外激发下MoRe基超导谐振腔的非平衡准粒子动力学，揭示了其在微波动能电感探测器中的应用潜力。
2026-02-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con quant-ph
Large sample-to-sample fluctuations of the nonequilibrium critical current through mesoscopic Josephson junctions
本文提出了介观约瑟夫森结与正常电子库耦合时的非平衡电流理论，并将其应用于混沌结。当电子库和结之间的电压差eV超过超导能隙$Δ$且连接结与超导电极的模式数N较大时，发现临界电流$I_{\rm c}$随${rms} I_{\rm c} \simeq \sqrt{N}eΔ/\hbar$的样品间波动较大。
2000-04-12 cond-mat.supr-con
Superfluid density of a photo-induced superconducting state
非平衡态条件提供了在平衡态条件下无法实现的超导性的新途径。例如，通过设计非平衡电子布居，可以在不同能带中的电子之间形成配对。已经提出了一个具体的建议，在半导体中的光诱导超导性，其中在导带和价带中的电子之间发生配对，即使是排斥相互作用。在这里，我们计算了这种非平衡配对态的超流密度，发现它是积极的排斥相互作用和带间配对。超流密度的正值意味着光致超导态的稳定性以及迈斯纳效应的存在。
2018-02-07 cond-mat.supr-con
Nonequilibrium superconducting thin films with sub-gap and pair-breaking photon illumination
本文采用子能隙探针和成对断裂信号光子同时计算了几种广泛应用的低转变温度薄膜超导体在恒定均匀光照下的非平衡准粒子和声子分布。从这些分布，我们计算材料的特性参数，允许快速评估的有效准粒子温度使用一个简单的分析表达式，为所有材料研究（钼，铝，钽，铌，铌和铌）的所有光子能量。我们还探讨了温度和能量的依赖性的低能量准粒子产生效率$η$通过对打破信号光子发现$η\approx 0.6$在厚膜的限制，在低浴温度是材料无关的。考虑到过剩准粒子的能量分布，我们发现$η\to 1$作为浴温接近的转变温度与假设的非平衡响应，这是适当的，在该制度。与超导能隙缩放的信号频率的行为$η$也被证明是材料无关的，是在定性与最近的实验结果。增强的$η$在子间隙（探针）光子的存在下被证明是最显着的信号频率附近的超导能隙频率和出现由于多光子吸收事件，增加了多余的准粒子的平均能量以上，在没有探针。
2015-01-08 cond-mat.supr-con
Theory of Nonequilibrium Spin Transport and Spin Transfer Torque in Superconducting-Ferromagnetic Nanostructures
计算了电压偏置超导铁磁纳米柱（SFNFS点接触）中的自旋输运电流和自旋转移力矩。我们开发并实现了一个算法的基础上的准经典超导理论的Ricatti制定解决时间依赖的边界条件的非平衡格林函数的自旋输运通过铁磁界面。非平衡力矩的一个特征是垂直于两个铁磁矩所跨越的平面的分量。垂直分量是不存在的正常金属铁磁纳米柱（NFNFN）接触，但被证明具有相同的数量级的非平衡SFNFS接触的面内扭矩。面外力矩是由于铁磁层的交换场引起准粒子自旋的旋转。在弹道极限的平衡扭矩是有关的自旋极化Andreev束缚态的频谱，而{ \sl ac}组件，对于小的偏置电压，是由近绝热动力学的Andreev束缚态。非平衡力矩的非线性电压依赖性，包括次谐波间隙结构和高压渐近性，归因于多次Andreev反射，自旋过滤和自旋混合之间的相互作用。自旋角动量输运的这些性质可以用来控制纳米磁体的状态。
2008-09-05 cond-mat.supr-con
Nonequilibrium Cooper quartet generation in superconducting devices
University of Florence（佛罗伦萨大学）；Istituto Nanoscienze CNR（意大利国家研究委员会纳米科学研究所）；Victoria University of Wellington（惠灵顿维多利亚大学）
研究非平衡超导器件中合作四元体的生成，通过共振现象揭示四元体相关性，利用相位调控实现快速相干双合作对振荡，探索多费米子相关态。
2026-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Theory of absorption spectrum in the nonequilibrium steady state of superconductors under microwave irradiation
本文研究了脏s波超导体在微波辐照下非平衡稳态的吸收谱，发现低能区分布函数减小抑制了热激发准粒子的吸收，且泵浦波与探测波频率混合产生振幅模式并导致吸收谱出现双峰。
2023-06-26 cond-mat.supr-con
Quasiparticle effective temperature in superconducting thin films illuminated at THz frequencies
超导对断裂探测器的响应依赖于准粒子分布的细节。在动态电感探测器（KID）中，对断裂和非对断裂光子同时被吸收，因此计算探测器响应需要了解通常的非平衡分布。准粒子有效温度提供了一个很好的近似这些非平衡分布。我们比较的解析表达式有关的吸收功率和准粒子有效温度在超导薄膜的非平衡分布的完整解决方案，并找到良好的协议的范围内的材料，吸收功率，光子频率和温度典型的KIDS。该解析表达式允许在器件模型中包含非平衡效应，而无需求解详细的分布。我们还表明，我们的计算的探测器响应的频率依赖性与最近的实验测量的Ta KIDS在太赫兹频率的响应是一致的。
2015-04-28 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Nonequilibrium quasiparticle distribution in superconducting resonators: effect of pair-breaking photons
本文通过动力学方程建模研究能量超过拆对阈值的光子对超导谐振器中非平衡准粒子的影响，得到准粒子密度与能量分布的解析表达式，并用少量拆对光子成功解释品质因数测量数据。
2024-07-03 cond-mat.supr-con
Light-Driven Intrinsic Perfect Superconducting Diode Effect
Kyoto University（京都大学）
通过光驱动非平衡系统实现100%二极管效率的完美超导二极管效应，并利用多频光在中心对称系统中通过动态对称性破缺实现该效应。
2026-05-24 cond-mat.supr-con
Adiabatic perturbation theory of nonequilibrium light-controlled superconductivity
最近的实验中，太赫兹（THz）光已被用来诱导非平衡超导状态，提出了一些有趣的基本问题。从理论上讲，这些实验通常是在Floquet形式主义中描述的，它受到许多众所周知的限制（例如Floquet加热）。替代方法依赖于大量的数值方法。本文将Kostantinov-Perel时间轮廓上的路径积分与绝热微扰理论相结合，发展了一个非平衡超导的分析理论[G. Rigolin，G. Ortiz和V.H. Ponce，Phys. Rev. A~{ \bf 78}，052508（2008）]。我们考虑一个一般系统的电子和拉曼声子耦合的Fröhlich相互作用，在存在一个随时间变化的外部场的声子子系统上的行为。后者被认为是太赫兹光诱导激发的红外和拉曼声子之间的非线性相互作用的模型。假设外场对时间的依赖性很慢，我们导出了动态超导能隙的方程，计算了主导绝热项和第一非绝热修正。我们的非平衡公式可以数值求解，计算复杂性的最小增加相对于需要计算的超导能隙在平衡状态。
2018-10-01 cond-mat.supr-con
Carrier flow and nonequilibrium superconductivity in superconductor-based light-emitting diode
将强光约束下的超导发光二极管（Superconductor-based LED）表征为基于超导体的三端器件，并对其输运性质进行了定量研究。在栅控区，我们确认实现新型约瑟夫逊场效应晶体管（JoFET）的性能，其中结的沟道横截面积直接由栅极电压调制。在电流注入区，约瑟夫森结中$μ$ A级的超导临界电流被pA级的恒定电流注入调制。辐射复合过程的这种超导监测灵敏度可以通过考虑吸收光子的能量弛豫导致超导对在有源层中转换为准粒子的事实来解释。利用准粒子密度和超导对密度，讨论了为补偿转换而在有源层和超导电极中发生的载流子流动和非平衡超导性。
2013-12-08 cond-mat.supr-con
Nonequilibrium mesoscopic superconductors in a fluctuational regime
我们表明，存在一类非平衡系统，可以构建一个非平衡模拟的Ginzburg-Landau（GL）功能，并提出其推导过程。作为一个例子，我们考虑了一个小的超导岛的大小小于相干长度在一个固定的非平衡态。我们找到了这样一个系统的自由能泛函的GL展开式，并分析了展开式系数对外部驱动和非平衡分布函数的依赖关系。
2010-06-05 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Non-equilibrium $d-$ wave pair density wave order parameter in superconducting cuprates
研究了基态$d-$波空间均匀超导的微观模型中的非平衡对密度波序参量。当系统被短时诱导的序参量推离平衡态后，系统可以表现出非均匀超导序的鲁棒自由非衰减振荡。在弱非平衡区，这些振荡的频率约为$2Δ/\hbar$，振幅可以用平衡自由能的特征定性地解释。当系统远离平衡态时，系统会过渡到非线性状态，甚至出现$d-$波超导和对密度波隙的亚稳态共存。
2019-12-15 cond-mat.supr-con
Nonequilibrium Thermodynamics of a Superconducting Szilard Engine
本文提出由电感耦合 QFPs 构成的 2 比特超导 Szilard 热机，仿真验证其高效 Maxwell 妖功能，并针对结不对称导致的低效与低保真度给出设计改进。
2024-09-08 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con nlin.CD
Dynamic generation of nonequilibrium superconducting states in Kitaev chain
非平衡态可以表现出与静态相同的宏观性质，例如导电性或超导性，当它们在一段时间内共享相同的可观察平均值时。通过引入与两种配对通道有关的两种序参量，即实空间中的局域配对和动量空间中的BCS类配对，研究了Kitaev链的猝灭动力学。在精确解的基础上，我们发现两个序参量对于基态是相同的，表明两种配对通道之间是平衡的，并且可以识别量子相图。然而，对于由初始制备的真空态通过时间演化得到的非平衡态，两者是不同的，但两者仍然可以清楚地识别相图。在拓扑非平凡区域，非平衡态倾向于BCS类配对态。我们的发现提供了一种从平凡的空态动态生成超导态的替代方法，并揭示了配对的机制。
2023-01-18 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Nonequilibrium superconductivity in Y1-xPrxBa2Cu3O7 thin films
我们测量了Y1-xPrxBa 2Cu 3 O 7薄膜在0.3-2.0太赫兹范围内的皮秒电导动力学。我们的实验技术测量复电导率$σ_{re}(ω$）+ i $σ_{im}(ω$），允许同时观察超导对和准粒子动力学。我们强调方面的导电性动力学扩展我们以前的结果。特别地，$σ_{re}$的恢复比$σ_{im}$快，并且$σ_{im}$的恢复随频率增加而降低。这表明另一个载流子弛豫途径，除了超导对恢复，以下的光激发。
2002-04-03 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
