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
Bloch and Josephson Oscillations in a Ring of an Ideal Bose Gas
我们表明，理想玻色气体，包含在一个非常薄的环表现出类似的布洛赫和约瑟夫森振荡的带电理想费米气体在一个薄的环的现象。如果环的壁被限制为具有角速度$ω$，则角动量具有在$ω$中周期性的反常分量，其周期等于角速度$ω_{0}\equiv \hbar /mR^{2}$的量子。如果在壁面上施加一个恒定的力矩，气体的角动量就会有一个分量，它在时间上是周期性的，“约瑟夫森频率”由$f_{J} =τ/N \hbar$给出。最后，我们表明，振荡是一个自动功能的量子制度的任何环的合奏相同的粒子，即使与粒子的相互作用。
2010-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Josephson-Phase Reversal of Non-Bloch Andreev Propagation
College of Physics and Materials Science, Tianjin Normal University（天津师范大学物理与材料科学学院）；Interdisciplinary Center, Tianjin Normal University（天津师范大学交叉研究中心）；Center for Joint Quantum Studies & Tianjin Key Laboratory of Low Dimensional Materials Physics and Preparing Technology, Department of Physics, School of Science, Tianjin University（天津大学理学院物理系量子联合研究中心及天津市低维材料物理与制备技术重点实验室）
本研究在自旋轨道耦合平面约瑟夫森结中，仅通过改变约瑟夫森相位即可反转低能安德烈夫带的非布洛赫传播、切换其边界积累，为超导平台实现可重构非厄米输运提供了原位方案。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Fully superconducting Bloch-oscillating transistor: Amplification and bifurcation based on Bloch oscillations and counterflowing Cooper pairs
布洛赫振荡晶体管（BOT）是一种放大器，它利用准动量下能带中的半经典态动力学。在BOT中，穿过基极隧道结的单个准粒子隧穿将超导隧道结的状态切换到较低的布洛赫带，触发通过发射极约瑟夫森结的一系列共振库珀对隧穿（布洛赫振荡）。在这里，我们研究实验和理论上的替代实现这种设备，仅基于超导隧道结。我们发现了新的放大方案，其中的准动量的周期性运动是用来控制电极之间的电荷传输。值得注意的是，在操作中，穿过基极约瑟夫森结的谐振库珀对传输重复地向两个相反的方向发生。
2014-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Antiferromagnetic Bloch line driven by spin current as room-temperature analog of a fluxon in a long Josephson junction
本文提出自旋电流驱动的反铁磁畴壁中布洛赫线可作为长约瑟夫森结磁通量子的室温类比，并给出创建、移动、读取和删除该布洛赫线的方案，经微磁模拟验证，有望用于磁存储与逻辑器件。
2023-10-16 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Bloch diode
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学卡弗里纳米科学研究所）
本文预测了与高阻环境串联的栅极可调库珀对晶体管中存在约瑟夫森二极管效应的对偶版本——布洛赫二极管效应，阐明其产生机制并指出可基于传统超导量子电路实现。
2025-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Structural instability of driven Josephson circuits prevented by an inductive shunt
超导电路是一个多功能的平台，可以实现大量的哈密顿算子，执行量子计算，模拟和传感任务。实现所需哈密顿量的一个关键因素是电路受到强驱动的照射。这些强大的驱动器提供了一个原位控制的耦合，这是无法获得的近平衡哈密顿。然而，如本文所示，失去平衡的系统很容易受到复杂动力学的困扰，导致不稳定。从基础和应用的角度来看，预测和预防这些不稳定性至关重要。我们提出了一个电感分流transmon的基本电路优化强参数驱动器。开发一种新的数值方法，避免了内置的扰动分析的局限性，我们证明，增加电感分流显着扩展的泵浦功率的范围内的电路表现在一个稳定的方式。
2019-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Phase-Charge Duality of a Josephson junction in a fluctuating electromagnetic environment
我们测量了置于高阻抗环境中的单个约瑟夫森结的电流-电压特性。库珀对通过结的转移是由过阻尼准电荷动力学，导致库仑阻塞和布洛赫振荡。约瑟夫森结的标准过阻尼相位动力学存在精确的对偶性，导致电流-电压特性的对偶形状，其中电流和电压改变角色。我们证明了这种双重性与实验，允许定量比较的理论，包括波动的影响，由于有限的温度的电磁环境。
2006-06-22 cond-mat.mes-hall
Multi-terminal Josephson junctions: a road to topological flux networks
多终端约瑟夫森结最近被提出作为一个通用的和可调的平台来模拟拓扑布洛赫类哈密顿在任意尺寸。在这篇透视文章中，我们将简要概述这一主题，并认识到这些介观器件是拓扑通量网络的实现，正如J。Avron及其同事在量子霍尔效应早期的开创性工作中。我们总结了目前最先进的理论和实验研究，这些约瑟夫森器件，突出最近的发展，并给出了当前的趋势展望。
2022-11-22 cond-mat.mes-hall
Superconducting Electrometer Based on the Resistively Shunted Bloch Transistor
我们已经制作了布洛赫晶体管分流片上的一个小尺寸的铬电阻与Rs约1千欧。布洛赫晶体管通常由两个串联的小约瑟夫森结组成，在我们的例子中，它被两个超导干涉仪回路所取代，每个回路都有两个并联的结。提供电容耦合栅极以控制晶体管的小中间电极（岛）的感应电荷。测得的I-V曲线显示没有滞后，并对应于一个有效的约瑟夫森结在高阻尼和强噪声限制的操作。系统的临界电流接近其标称值，符合电磁环境理论。I-V曲线被周期为e的门调制，最大摆幅约为2 /μ V。这种相当温和的调制是由于约瑟夫森充电能量比Ej/Ec约为9，在我们的样品中远离其最佳值0.3至1。
1999-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Inductive Superconducting Quantum Interference Proximity Transistor: the L-SQUIPT
介绍并分析了一种具有增强性能的感应超导量子干涉邻近晶体管L-SQUIPT的设计。干涉仪是基于一个双环结构，其中每个环包括一个超导正常金属超导介观约瑟夫森弱链接和读出电极的超导隧道探头的形式实现。我们的设计既可以提高晶体管的耦合到外部磁场，并增加特性磁通量传递函数，从而导致一个改进的超灵敏度量子限制磁强计。的L-SQUIPT行为进行了分析，在耗散和无耗散的约瑟夫逊类操作模式，在耗散或在无耗散的约瑟夫逊类操作模式，在后一种情况下，通过利用电感和色散读出方案。改进的性能使得L-SQUIPT有望用于磁场检测以及量子技术中的特定应用，其中需要在毫开尔文温度下进行响应色散磁力测定。
2022-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
The Inductive Single-Electron Transistor (L-SET)
我们展示了一种基于超导单电子晶体管约瑟夫森电感的射频读出的电荷检测的灵敏方法。电荷灵敏度$1.4 \times 10^{-4}e/\sqrt{Hz}$，受限制的，是在一个操作模式，利用约瑟夫森电位的非线性。由于反应读出，我们的设置有两个以上的数量级低于现有的射频电测量方法的耗散。对于优化的样品，我们预期在相同的实验方案中，未耦合能量灵敏度低于$\hbar$。
2004-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
On chip AC driving for dual Shapiro steps
针对电流标准应用中高频交流驱动的实现难题，提出利用直流偏置约瑟夫森结作为片上交流源，研究并利用布洛赫振荡的反作用增强驱动信号，从而在有限温度下获得更宽的双Shapiro台阶。
2023-07-07 cond-mat.mes-hall
Demonstration of dual Shapiro steps in small Josephson junctions
该研究通过将小型Al/AlOₓ/Al约瑟夫森结的布洛赫振荡与不同频率的正弦及脉冲驱动同步，观测到双夏皮罗台阶，验证了量子对偶关系，为量子计量应用奠定基础。
2024-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Dynamics of Bloch oscillating transistor near bifurcation threshold
分叉的趋势通常可以用来改善放大器的性能特性，甚至用来构建检测器。布洛赫振荡晶体管就是这样一种器件。在这里，我们表明，可以通过调整基极电流和约瑟夫森耦合能量$E_J$的设备依赖于临界值接近的行为。我们证明了在小$E_J$的分叉点附近器件操作的创纪录的大电流增益。从我们的结果，在不同的$E_J$电流增益，我们确定的分歧阈值的$E_J$基电流平面。分叉阈值曲线可以通过带间和带内隧穿事件的相互作用来理解。
2013-01-23 cond-mat.mes-hall
Direct measurements of tunable Josephson plasma resonance in the L-SET
在一个受驱动的介观约瑟夫森振荡器中测量了相位动力学，其中谐振由磁通量或约瑟夫森电感的栅极电荷调制来调谐。现象进行了分析的“相粒子图片”，并通过数值电路模拟。类比开关的直流偏置结电压状态进行了讨论。本文综述了最近研制成功的基于受激振荡器的电感单电子晶体管（L-SET）的工作原理。所获得的电荷灵敏度意味着与最好的rf-SET相当的性能已经达到了与新的设备。
2004-08-03 cond-mat.mes-hall
Dissipation in Josephson qubits
我们讨论了超导量子比特的耗散动力学的适用范围内的布洛赫方程和超越。
2003-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Cooper Pair Transport in a Resistor-Biased Josephson Junction Array
研究了通过片上Cr电阻偏置的小Al约瑟夫森结长阵列的直流输运特性。IV-特性显示了一个大的库仑阈值电流以及负斜率区域，表明自治布洛赫振荡的制度，高达相当高的频率f = I/2 e ~1 GHz，与其他团体报道的单结。另一方面，小深度的回弯意味着低占空比和宽频谱的振荡，这归因于偏置电阻器的阻抗不够高。在一个小的偏置电流的自我维持的开关过程中被用来研究的开关电压的统计数据，并确定被发现大大超过几何结电容的有效布洛赫电容。
2006-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dynamics of the Inductive Single-Electron Transistor
利用经典的运动方程，分析了电感单电子晶体管（L-SET）中相位的动力学特性。L-SET是一种非常有前途的新型量子测量系统，具有极高的灵敏度和低的反作用。在非线性动力学的制度，振荡器的谐振频率的移位被发现有一个直接的类比直流偏置的约瑟夫森结到电压状态的开关。结果进行审查的预测电荷灵敏度，它表明，性能挑战最好的射频设置是可预见的新设备。
2004-06-21 cond-mat.mes-hall
Bloch oscillations in a transmon embedded in a resonant electromagnetic environment
研究嵌入高阻抗离散光子谱传输线的transmon型量子比特中的布洛赫振荡，发现伏安共振、光子发射谱共振及类反斯托克斯非弹性散射过程，为多频段实验观测提供依据。
2024-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum theory of Bloch oscillations in a resistively shunted transmon
该研究针对高阻抗环境下的transmon量子比特，推导了布洛赫振荡的谱特性，发现其可与微波共振产生对偶夏皮罗台阶，并明确了台阶形状的影响因素及绝缘态的阻抗条件。
2024-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
The quartic Blochnium: an anharmonic quasicharge superconducting qubit
本文提出一种采用四次超电感器的准电荷超导量子比特设计，通过约瑟夫森结环链在保持对磁通和电荷涨落鲁棒性的同时增强频谱非谐性，以抑制泄漏错误和频率拥挤。
2023-11-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Weyl Josephson Circuits
我们介绍外尔约瑟夫森电路：模拟外尔能带结构的小约瑟夫森结电路。我们首先制定一个一般的方法来设计电路，类似于布洛赫哈密顿所需的维数和对称类。然后，我们构建并分析了一个六结器件，产生一个三维外尔哈密顿与破缺反转对称性，其中拓扑相变可以触发\emph{in situ}。我们认为，目前可用的超导电路技术允许实验，探测在凝聚态系统中无法访问的拓扑特性。
2020-08-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Sideband-resolved resonator electromechanics on the single-photon level based on a nonlinear Josephson inductance
光机械系统中的光-物质相互作用是超灵敏探测方案[1，2]以及声子和光子量子态[3-10]产生的基础。机电系统在微波范围内实现这种光机械相互作用。在这种情况下，电容耦合装置表现出高达280 Hz的相互作用速率[11]。互补的，早期的建议[12-15]和实验[16，17]表明，电感耦合方案是可调的，并有可能达到真空强耦合制度。在这里，我们遵循后一种方法，将部分悬浮超导量子干涉器件（SQUID）集成到微波谐振器中。机械位移转化为SQUID回路中的时变通量，从而提供电感机电耦合。我们展示了一个边带解决机电系统的可调真空耦合率高达1.62 kHz，实现sub-aN Hz-1/2力的灵敏度。此外，我们研究了大机械振幅的微波谐振器的频率分裂确认大耦合。所提出的电感耦合方案显示了高潜力的SQUID为基础的机电目标的全部财富的本质非线性光力学哈密顿量。
2019-12-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Solitonic Andreev spin qubits from Andreev states in Corbino Josephson junctions
Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), CSIC（马德里材料科学研究所）
该研究提出了一种基于孤子Andreev束缚态的新型超导自旋量子比特SASQ，通过孤子推移实现单量子比特操作，结合了Andreev和几何自旋量子比特的特性。
2026-01-29 cond-mat.mes-hall
Theory of the Bloch Oscillating Transistor
布洛赫振荡晶体管（BOT）是一种器件，其中通过正常隧道结的单电子电流可以用于增强介观约瑟夫森结中的库珀对电流，从而导致信号放大。在本文中，我们开发了一个理论，BOT动态被描述为一个两级系统。该理论用于预测电流-电压特性和小信号响应。从稳定运行到滞后制度的过渡进行了研究。通过识别两电平开关噪声为主要的噪声源，推导了等效噪声源和噪声温度的表达式。通过与仿真结果的比较，验证了模型的有效性。
2004-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spectroscopy of superconducting charge qubits coupled by a Josephson inductance
我们设计并实验实现了一个电感耦合超导电荷量子比特电路，其中约瑟夫森结用作电感，量子比特之间的耦合由外加的磁通量控制。电路上的光谱测量与理论计算符合得很好。我们观察到了反交叉，它起源于量子比特和约瑟夫森结的等离子体模之间的耦合。此外，反交叉的大小取决于外部磁通量，这表明耦合的可控性。
2008-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Photonic heat transport across a Josephson junction
本文详细研究了耦合到两个不同温度的任意线性电路的约瑟夫森结中的光子热输运。首先，我们考虑线性近似，其中一个非线性约瑟夫森势被替换为一个二次和结作为一个电感。之后，我们讨论了结非谐性的影响。我们分别考虑了弱耦合极限和相反的强耦合极限，在弱耦合极限中，结能谱的布洛赫能带结构起着重要的作用。我们将我们的一般结果应用到两个具体的模型：一个约瑟夫森结耦合到两个欧姆电阻和两个谐振器。我们推导出简单的解析近似的光子热通量在许多限制的情况下。我们证明了嵌入式约瑟夫森结的电路提供了一个有用的平台，量子热力学实验。
2019-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Floquet-Multiple Andreev Reflections
Université Grenoble-Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut NEEL（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院、NEEL研究所）；Institute for Quantum Materials and Technologies, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院量子材料与技术研究所）；Department of Electrical Engineering, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学电气工程系）
本研究针对弹道二维导体上的三端约瑟夫森结，利用弗洛凯驱动下的多对过程，揭示了Floquet-MAR的电导与噪声共振特性，为相关物理的实验探测与实现提供了新途径。
2026-10-12 cond-mat.mes-hall
Nanowire Superinductance Fluxonium Qubit
我们描述了一个由约瑟夫森结和NbTiN纳米线超电感组成的磁通量子比特。我们解释测量的能量谱的多模理论占的分布性质的超导和电路的非线性效应的所有订单中的约瑟夫森潜在的。使用多光子拉曼光谱，我们解决多个fluxonium跃迁，观察多级Autler-Townes分裂和测量的$T_\mathrm{1}=20$ $μ$ s的激发态寿命。通过在不同的磁通量值下测量$T_1$，我们发现了从电容损耗到电感损耗的寿命限制机制的交叉。
2019-01-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Phase-Slip Junction Under Microwave Irradiation
我们考虑量子相位滑移结（QPSJ）-一个双约瑟夫森结-连接到频率为$ω_\textrm{mw}$的微波源的动力学。相对于普通的约瑟夫森结，QPSJ可以维持双夏皮罗台阶，其由在电流-电压（I-V）特性中的多个整数$ e ω_\textrm{mw} / π$处的明确定义的电流平台组成。到目前为止，对这些高原的实验观察还很困难。我们认为，热以及量子涨落可以涂抹的I-V特性相当大。为了理解这些影响，我们研究了微波辐射下的电流偏置QPSJ，并连接到电感和电阻的环境。我们发现，这些波动的影响是由环境的电阻和由相位滑移能和感应能的比例。我们的结果是有趣的实验，旨在观察双夏皮罗步骤在QPSJ设备的定义一个新的量子电流标准。
2015-05-20 cond-mat.mes-hall
Inductive microwave response of Yu-Shiba-Rusinov states
本文计算了跨越磁性杂质和自旋库仑阻塞量子点的相位偏置约瑟夫森结的频率相关导纳。局域磁矩产生Yu-Shiba-Rusinov束缚态，它控制子带隙吸收以及感应响应。我们的模型系统的超导自旋极化交换cotunnel结和计算的线性电流响应的交流偏置电压，包括其依赖于相位偏置以及粒子空穴，和源漏耦合的不对称性。相应的电感导纳进行了分析和比较的结果的零带宽，以及无限间隙近似超导安德森模型。所有三种方法都捕获了相互作用引起的$0-π$转变，其反映为绝热感应响应中的不连续性。
2021-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dual Shapiro steps of a phase-slip junction in the presence of a parasitic capacitance
在一个单一的约瑟夫森结中的布洛赫振荡的相位滑移制度涉及到频率的电流。它们可以通过对直流偏置的小约瑟夫森结施加周期性驱动来测量。周期性驱动和布洛赫振荡之间的锁相然后在I-V曲线中产生恒定电流的阶跃，也称为双夏皮罗阶跃。与传统的Shapiro步骤不同，这些双Shapiro步骤的测量受到寄生电容的存在的阻碍。该电容使结分流，从而导致布洛赫振荡的幅度的抑制。寄生电容的这种有害影响可以通过片上超级电感来弥补。此外，我们引入了一个大的片外电阻，以提供必要的耗散。我们调查所产生的系统由一组分析和数值方法。特别是，我们得到了一个明确的解析表达式的双夏皮罗步骤的高度作为寄生电容的比例的函数的超感。利用这一结果，我们提供了一个定量估计的双夏皮罗台阶高度。我们的计算表明，即使在存在寄生电容，它应该是可以观察布洛赫振荡与现实的实验参数。
2018-02-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Effects of external driving on the coherence time of a Josephson junction qubit in a bath of two level fluctuators
我们研究了外部驱动对二能级系统（TLS）的影响，认为这是增加固态约瑟夫森结量子比特相干时间的主要障碍。我们发现，通过使用布洛赫-雷德菲尔德的方法，外部驱动TLS有两个主要的影响。首先是TLS的两个状态之间的波动增加，与热波动相比，这种效应的重要性取决于TLS与温度相比的能量分裂。第二个效应是在低频率处噪声谱的强度降低，并且同时在TLS的重整化拉比频率（驱动频率）周围以及在这两个频率之间的跳动处的强度增加。最后，我们研究了一个典型的分布的TLS已知的起源$\propto 1/f$噪声的合奏平均噪声谱。我们发现，强驱动导致在低频率下的噪声降低，因此增加了量子位的失相时间$T_2^Q$。然而，当驱动频率与温度相比很大时，这种效应会被指数抑制，正如我们通常对约瑟夫森量子比特所发现的那样。我们建议可以使用远低于量子比特频率的外部驱动来增强量子比特的相干时间。
2011-09-30 cond-mat.mes-hall
Coulomb blockade and Bloch oscillations in superconducting Ti nanowires
准一维超导沟道中的量子涨落导致由$2π$引起的序参量的相位的自发变化，或者称为量子相位滑移（QPS），其表现为远低于薄超导纳米线的临界温度的有限电阻和微小超导纳米环中的持续电流的抑制。在这里，我们报告的实验证据表明，在电流偏置的超导纳米线相同的量子点过程是负责的绝缘状态-库仑阻塞。当暴露于RF辐射时，内部布洛赫振荡可以与外部RF驱动同步，导致在I-V特性上形成量化电流阶跃。这种效应源于约瑟夫森结和超导纳米线之间的量子对偶性--QPS结（QPSJ）。
2012-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Non-Equilibrium Charge Dynamics in Majorana-Josephson Devices
我们研究了引入Majorana束缚态的影响，由一个接近的半导体纳米线的拓扑制度，到电流偏置的电容约瑟夫森结，从而增加离域状态下的超导能隙。我们发现，这定性地改变了系统的电荷动力学，减少布洛赫振荡的作用，并导致单粒子隧道效应占主导地位。我们充分表征由此产生的电荷动态和相关的电压和电流信号。我们的工作揭示了静态和时变驾驶模式下丰富的行为景观。这可以直接归因于马约拉纳束缚态的存在，其用作电荷传输的途径并使马约拉纳-约瑟夫森器件能够非平衡激发。
2018-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
A thermal model with AC Josephson effect for a shunted superconducting weak-link
超导弱连接（WL），表现得像一个约瑟夫森结（JJ），是许多超导器件，如纳米SQUID，单光子探测器和测辐射热计的基础。JJ中独特的非线性动力学和不可避免的焦耳加热之间的相互作用导致了新的特性。在这里，我们报告了一个随时间变化的模型，将热效应在交流约瑟夫森制度的约瑟夫森WL并联电阻与电感器一起调查的动态以及由此产生的电流-电压特性。我们发现，相位和温度振荡的动态制度只是由于纯电阻分流加宽。然而，一个显着的感应时间尺度的并联回路，与热的时间尺度竞争，介绍了高频弛豫振荡的动态制度。基于数值分析，我们提出了不同的参数制度的状态图。我们的模型是一个指导，更好地控制参数的WL基器件的实验。
2022-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnifying quantum phase fluctuations with Cooper-pair pairing
值得注意的是，超导导线、电极和约瑟夫森结的复杂组件可以用少数集体相位自由度来描述，这些自由度的行为就像是势能中的量子粒子。感应线贡献了抛物线约束，而隧道结增加了余弦约束。通常，基态波函数局限于单个势阱内--也就是说，量子相位波动很小--尽管进入离域状态对计量学和量子位保护有希望。一个直接的途径是放松电感限制，让基态相位在多个约瑟夫森周期上传播，但这需要电路阻抗大大超过电阻量子，并构成了一个正在进行的实验挑战。在这里，我们采取了一种互补的方法，并制造了一个广义的约瑟夫森元件，可以在一个和两个库珀对隧穿之间的现场调谐，加倍的频率的振荡器，从而放大了由基态探测的井的数量。我们测量的第一过渡能通量灵敏度的十倍抑制，这意味着在真空相位波动的两倍增加。
2022-04-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum synchronization and transresistance quantization in superconducting devices
从理论上证明了超导器件中约瑟夫森振荡和布洛赫振荡的量子同步的可能性。需要一个$LC$振荡器来实现指数级小的同步误差率。同步导致类似于（分数）量子霍尔效应的跨阻量子化。
2012-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Flip-chip-based microwave spectroscopy of Andreev bound states in a planar Josephson junction
本文提出一种基于倒装芯片和电感耦合超导谐振器的方法，实现了对平面约瑟夫森结中Andreev束缚态的微波谱测量与栅控，为超导-半导体二维材料的微波应用开辟了新路径。
2023-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Chiral Magnetic Josephson junction: a base for low-noise superconducting qubits?
具有非中心对称晶格的超导材料缺乏空间反转对称性，已知表现出各种有趣的宇称破缺现象，包括反常约瑟夫森效应。在这里，我们考虑一个约瑟夫森结由两个非中心对称的超导体（NCS）连接的单轴铁磁体，并证明它表现出直接模拟的手征磁效应中观察到的狄拉克和外尔半金属。我们建议使用这种“手征磁约瑟夫森结“（CMJ结）作为量子比特的一个元素，其哈密顿量可由铁磁体的磁化强度调节。CMJ结允许避免在电感分流的量子位中使用偏移磁通量，从而实现更简单且更鲁棒的架构。当单轴铁磁体的易磁化轴穿过结时，所得到的”手性磁性量子比特”被保护免受磁化波动引起的噪声的影响。
2019-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con hep-ph
Phase-charge duality in Josephson junction circuits: Role of inertia and effect of microwave irradiation
我们研究了两个不同的电路中的相干量子相位滑移的物理包含小约瑟夫森结：（i）一个单一的结嵌入在一个电感的环境和（ii）一个长链的结。从标准的约瑟夫森哈密顿量，单结电路可以使用准经典的方法进行分析，我们制定的条件下，所得到的准电荷动力学是完全对偶的通常的相位动力学与约瑟夫森隧道。对于链，我们使用的事实，它的集体行为可以用一个变量：数量$m$的量子相位滑移存在于它。我们得出的结论是，共轭准电荷的动力学再次是一个单一的约瑟夫森结的标准相位动力学的对偶。在这两种情况下，我们阐明的电感，获得确切的对偶性至关重要的作用。这些结论对微波辐照下的单结和链的行为具有深远的影响。由于这两个系统是由一个模型完全双标准的电容和电容分流结模型，我们预计出现的电流夏皮罗步骤。我们数值计算了相应的电流-电压特性在很宽的参数范围内。我们的研究结果是有趣的，鉴于目前的标准。
2009-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Model of multiphoton transitions in a current-biased Josephson junction
本文提出了一个简单的电流驱动约瑟夫森结准束缚态间多光子跃迁模型。通过在结上施加频率和幅度可控的交流电压来诱导跃迁。当交流频率等于接地和第一激发准束缚态之间的分裂的n倍时，电压引起跃迁。我们计算的过渡矩阵元素的直流偏置电流I的函数，和交流电压的频率和幅度，代表结参数。我们还计算了频率依赖的吸收系数，通过解决相关的布洛赫方程时，交流振幅是足够小的。在这种情况下，吸收系数是以n光子吸收频率为中心的洛伦兹线的总和，其强度与矩阵元素的平方成比例。对于固定的交流电压幅值，n光子跃迁速率通常随n的增加而减小。我们还发现了一个特征的奇偶效应：吸收系数通常随I的n偶数增加，但随n奇数减少。我们的结果同意定性与最近的实验。
2008-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum Batteries in two-dimensional material-based Josephson 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）；Università di Genova（热那亚大学）；CNR-SPIN（意大利国家研究委员会自旋物理学中心）
本文研究了基于二维材料的约瑟夫森结作为量子电池的固态实现，利用石墨烯作为示例，探讨了通过约瑟夫森结与谐振腔的感应耦合实现单光子和双光子共振过程，并提出了增强能量存储的新方法。
2026-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Effects of electron-electron interaction and spin-orbit coupling on Andreev pair qubits in quantum dot Josephson junctions
Jožef Stefan Institute（约瑟夫·斯蒂芬研究所）；Faculty of mathematics and physics, University of Ljubljana（卢布尔雅那大学数学物理学院）
研究自旋-轨道耦合和电子-电子相互作用如何通过混合单占据YSR成分增强Andreev对量子比特中的自旋跃迁，并探讨其对退相干和量子转导的影响。
2026-03-30 cond-mat.mes-hall
Josephson-Threshold Calorimeter
我们提出了一种基于温度偏置隧道约瑟夫森结临界电流突变的单光子热探测器，该结由不同的超导体形成，工作在无耗散区。具有较低临界温度的电极被用作辐射感测元件，因此其保持热浮置并且连接到天线。由光子的吸收引起的升温可以引起结的临界电流的急剧的可测量的增强。我们提出了一种基于阈值机制的单光子或多光子探测方案。这种约瑟夫森阈值探测器确实具有量热能力，能够区分入射光子的能量。因此，对于我们讨论的实际设置，我们的探测器可以有效地作为热量计，用于从中红外到紫外的光子，特别是频率在$[30-9\times10^4]\;\text{THz}$范围内的光子。在整个可检测频率范围内，分辨率明显大于1。为了揭示这一信号，我们提出了快速测量约瑟夫森动力学电感的方法。实际上，临界电流的光子诱导的变化影响结的约瑟夫森动力学电感，其可以通过电感耦合到结的LC储能电路非侵入性地读取。最后，这种读出方案显示出显着的多路复用能力。
2019-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson junction-embedded transmission-line resonators: from Kerr medium to in-line transmon
我们提供了一个通用的方法来找到一个线性电路中的非线性哈密顿。针对约瑟夫森结嵌入传输线谐振器的情况，我们通过精确地考虑约瑟夫森势的二次（即电感）部分的影响来求解系统的简正模。然后发现非线性导致自和交叉克尔效应，以及分束器类型的模式之间的相互作用。通过调整电路的参数，可以使克尔系数K相对于光子损失率κ达到弱（K < κ）、强（K > κ）甚至非常强（K >> κ）的值。在后一种情况下，谐振器+结电路对应于transmon的串联版本。通过用SQUID代替单个结，克尔系数可以原位调谐，例如允许微波光的薛定谔猫态的快速产生。最后，我们探讨了在这种情况下可以达到的量子比特-谐振器耦合的最大强度。
2012-07-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hybrid light-matter excitations and spontaneous time-reversal symmetry breaking in two-dimensional Josephson 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）
研究通过分析二维约瑟夫森结中的光-物质相互作用，揭示了自发时间反演对称性破缺的现象及其低能谱特性。
2026-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Phase-dependent microwave response of a graphene Josephson junction
嵌入微波环境中的门可调谐约瑟夫森结为原位工程和优化新型超导量子线路提供了一个有前途的平台。电路设计的关键量是结的相位相关复导纳，它可以通过用谐振电路感测rf SQUID来探测。在这里，我们研究了石墨烯为基础的约瑟夫森结作为一个原型门可调元件封装在一个SQUID环，电感耦合到一个超导谐振器工作在3 GHz。用一个简洁的电路模型描述了耦合系统的色散和耗散响应，我们提取了SQUID环的自屏蔽校正的相位相关结导纳。我们将导纳分解为电流-相位关系和相位相关损耗，由于这些量是由超导Andreev束缚态的光谱和种群动力学决定的，因此我们可以深入了解结中的微观输运机制。我们从理论上重现实验结果，考虑到一个短的，扩散结模型，考虑到安德烈耶夫光谱和电磁环境之间的相互作用，从中我们推导出的非平衡人口的寿命为~17 ps。
2021-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Phase-dependent supercurrent and microwave dissipation of HgTe quantum well Josephson junctions
本文通过微波导纳测量并结合Bogoliubov-de Gennes紧束缚模型，表征HgTe量子阱约瑟夫森结的电流-相位关系与耗散，证实相位π处Andreev谱存在小能隙及高界面透明度。
2024-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Geometric superinductance qubits: Controlling phase delocalization across a single Josephson junction
有两种基本的超导量子比特类型直接来自量子谐振子。一种是用非线性约瑟夫森结代替电感，实现了相位变量紧凑、电荷波函数离散的电荷量子比特。另一种是并联连接，由于环形拓扑结构，产生了扩展的相位变量、连续的波函数和丰富的能级结构。虽然相应的rf-SQUID哈密顿量被引入作为二次，准一维势近似来描述长约瑟夫森结阵列实现的磁通量子比特，在这项工作中，我们直接使用由单个不间断的铝导线形成的线性超电感器来实现它。我们提出了各种各样的量子位都来自同一个电路，但具有截然不同的特征能量尺度。这包括通量和fluxonium量子比特，但也包括最近引入的准电荷量子比特，其具有强烈增强的零点相位波动和严重抑制的通量色散。几何电感器的使用导致电感和电容能量的高精度，这是由自上而下的光刻技术保证的，这是本质保护超导量子比特的关键成分。几何fluxonium也表现出一个大的磁偶极子，这使它成为一个有趣的新候选人的量子传感应用。
2021-06-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunneling of fluxons via a Josephson resonant level
本研究分析了约瑟夫森结处共振能级介导的通量子耦合机制，发现4π量子相位滑移主导的耦合可在典型通量子比特电路的跃迁谱中直接观测，且电路低能哈密顿量与拓扑超导岛对偶，可为相关实验和新型受保护比特设计提供参考。
2024-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Superconductor-insulator transition in nanowires and nanowire arrays
超导纳米线是约瑟夫森结的双重元件，量子相位滑移过程取代了库珀对的隧穿。当量子相位滑移幅度ES远小于感应能量EL时，纳米线作为超导电感器响应。当电感性能量很小时，响应是电容性的。交叉在低温下作为ES/EL的函数进行了讨论，并与早期的实验结果进行了比较。对于一维和二维阵列的纳米线量子相变预计作为ES/EL的函数。它们可以通过均匀的磁阻挫来调谐。
2014-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
High-field Josephson effect enabled by a moiré Hofstadter spectrum
Ludwig-Maximilians-Universität（路德维希-马克西米利安大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Nanomaterials and Nanotechnology Research Center (CINN-CSIC), Universidad de Oviedo (UO)（阿斯图里亚斯大学纳米材料与纳米技术研究中心（CINN-CSIC））；Yale University（耶鲁大学）；Aalto University（阿尔托大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
研究利用莫尔工程化石墨烯约瑟夫森结克服磁场对超导干涉测量的限制，通过弹道石墨烯/hBN结实现相位相干安德列夫输运，展示高场约瑟夫森干涉，为高场超导干涉测量建立新平台。
2026-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
