Energy-level quantization in YBa2Cu3O7-x phase-slip nanowires
超导量子线路的发展已经取得了重大进展，然而量子技术迫切需要在更高温度下具有更长退相干时间的新量子器件。具有量子相位滑移的超导纳米线是用于基于量子原理操作的新型器件的有希望的候选者。在这里，我们展示了超薄YBa 2Cu 3 O 7-x纳米线的相位滑移动力学和研究其开关电流统计在20 K以下的温度。我们应用约瑟夫森结的理论模型，并表明我们的研究结果提供了有力的证据，纳米线的能级量子化。到量子区的交叉温度为12-13 K，而在5.4 K时激发态的寿命超过20 ms。这两个值都比基于低温超导体的传统约瑟夫森结中的值高至少一个数量级。我们还展示了单光子的吸收如何改变纳米线的相位滑移和量子态，这对于开发具有高工作温度和优越的时间分辨率的单光子探测器非常重要。我们的发现为新型超导纳米线器件的量子传感和计算铺平了道路。
2019-04-11 cond-mat.supr-con
Quantum phase slips in superconducting Nb nanowire networks deposited on self-assembled Si templates
采用坚固的多孔硅衬底来产生超导铌铌纳米线的互连网络。扫描电子显微镜分析进行了研究的样品，这构成的多晶单丝的晶粒尺寸约为10 nm的形貌。样品在低于临界温度的宽温度范围内表现出非零电阻，这是相滑移过程的指纹。描述超导序参量的热涨落和量子涨落的模型再现了输运数据。
2012-10-12 cond-mat.supr-con
Quantitative analysis of quantum phase slips in superconducting MoGe nanowires revealed by switching-current statistics
我们测量量子和热相位滑移率使用的标准偏差的开关电流在超导纳米线在高偏置电流。我们严格的定量分析提供了坚实的证据，量子相位滑移（QPS）在均匀的纳米线的存在。我们观察到，随着温度降低，热波动冻结在特征交叉温度Tq，低于该温度，开关电流的色散饱和到一个恒定值，表明QPS的存在。交叉温度Tq与临界温度Tc成线性关系，这与宏观量子隧穿理论相一致。我们可以通过施加校准的电压脉冲将线从初始的非晶相原位转换为单晶相。这种技术使我们能够直接探测线电阻、临界温度和形貌对热和量子相位滑移的影响。
2012-07-21 cond-mat.supr-con
Stochastic dynamics of phase-slip trains and superconductive-resistive switching in current-biased nanowires
碳纳米管模板法制备的超导纳米线可用于实现和研究准一维超导体。然而，这些纳米线的线性电阻的测量在确定量子和热的相滑移波动的低温行为方面一直是不确定的。因此，我们的动机是研究电流偏置纳米线的非线性电流-电压特性和超导电阻开关的随机动力学，作为探测相位滑移事件的一种方式。特别是，我们解决的问题：可以一个单一的相位滑移事件发生在某处沿电线-在此期间，序参数波动为零-诱导开关，通过局部加热它的原因？我们探索这一点和相关的问题，通过构建一个随机模型的时间演变的温度在纳米线的两端保持在一个固定的温度。我们推导出相应的主方程作为工具，用于评估和分析在给定的电流值的平均开关时间。该模型表明，虽然在一般情况下，几个相位滑移事件是必要的，以诱导开关通过热失控，确实有一个制度的温度和电流中，一个单一的事件是足够的。我们进行了详细的比较的结果与实验测量的开关电流的分布的模型，并提供了一个解释的反直观的加宽的分布宽度，观察到的温度降低。此外，我们确定了一个制度，在该制度中的实验是探测个人的相位滑移事件，从而提供了一种方法，探索纳米级量子隧穿的超导序参量的物理。
2009-04-28 cond-mat.supr-con
Quantum phase slip interference device based on superconducting nanowire
我们提出了一个类似晶体管的电路，它包括两个串联的窄超导纳米线段，其中一个较宽的段与一个电容耦合的栅极连接。该电路由非晶NbSi膜制成，并嵌入在片上Cr微电阻网络中，以确保足够高的外部电磁阻抗。假设量子相位滑移（QPS）的虚拟制度在两个狭窄的部分的线，导致量子干涉的电压在这些段，这个电路是双重的直流SQUID。我们的样品表现出明显的库仑阻塞电压（模拟SQUID的临界电流）和静电门（模拟SQUID中的通量调制）对这种阻塞的周期性调制。讨论了这种QPS晶体管的模型。
2011-10-31 cond-mat.supr-con
Stimulated quantum phase slips from weak electromagnetic radiations in superconducting nanowires
研究了超窄超导纳米线在弱电磁辐射下的量子相位滑移率。超导体处于接近超导-绝缘转变的脏极限，在那里磁通粒子以强耗散运动。我们使用半经典的方法，并表明，外部辐射刺激量子相位滑移的概率显着增强。这有助于基于受激量子相位滑移现象设计一种新型的微波至亚毫米波辐射探测器。
2015-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Microwave Enhancement of Phase Slip Rate in Quasi One-Dimensional Superconducting Nanowires
我们研究了暴露于频率在100 MHz和15 GHz之间的微波辐射的长度~ 100 nm的短超导纳米线的电流-电压（V-I）特性。辐射引起导线的平均开关电流的减小。假设Little的相位滑移和实验观察到的开关事件之间存在一一对应关系，则对开关电流的这种抑制进行建模。在某一临界辐射功率P* 处，耗散动态超导态作为V-I曲线上的额外阶跃出现。它被识别为相位滑移中心（PSC）。从超导态到正常态和超导态到PSC态的转换电流和标准偏差的关系可以看出，这两种类型的开关事件都是由同一微观事件触发的，即一个Little相位滑移。我们表明，Skocpol-Beasely-Tinkham模型是不适用于我们的微波驱动的相位滑移中心，因为它会导致一个非物理的小估计值的PSC的耗散核心的大小。通过分析在足够低的温度下的开关电流分布，我们还提出了证据，量子相位滑移在微波下的开关事件中发挥作用。
2011-04-25 cond-mat.supr-con
NbSi nanowire quantum-phase-slip circuits: dc supercurrent blockade, microwave measurements and thermal analysis
我们提出了一个详细的报告，微波辐射的超窄超导纳米线。在我们的nanofabricated电路含有超导NbSi纳米线，直流阻塞的电流在低温下观察到低于临界电压Vc，量子相位滑移（QPS）在纳米线的存在的一个强有力的指标。我们描述的结果，应用微波这些样品，使用一系列的频率和连续波和脉冲驱动，为了寻找双夏皮罗步骤，这将构成一个明确的演示量子相位滑移。我们没有观察到台阶，我们随后的热分析表明，串联CrO电阻器中的电子温度明显高于衬底温度，从而产生足够的约翰逊噪声来消除台阶。为了了解系统和通知未来的工作，我们已经构建了一个数字模型的动态电路的直流和交流偏置（连续波和脉冲驱动信号）在约翰逊噪声的存在。使用这个模型，我们概述了重要的设计考虑的设备和测量参数，应在任何未来的实验中使用，使双夏皮罗步骤在实验上可访问的温度下观察，从而导致发展的基于量子点的量子电流标准。
2013-04-29 cond-mat.supr-con
Current-phase Relationship, Thermal and Quantum Phase Slips in Superconducting Nanowires made on Scaffold Created using Adhesive Tape
超导纳米线中的量子相位滑移（QPS）是发展量子比特的一个新的候选者。理论上还预测，由于在拓扑结构不同的亚稳态之间的隧穿，QPS的发生显著地改变了导线的电流-相位关系（CPR）。我们目前的超导纳米线的微波响应的研究，以揭示其CPRs。首先，我们展示了一种简单的纳米线制造技术，基于市售的胶带，它允许从不同的金属制成薄的超导导线。我们比较了Mo $_{76}$、Ge $_{24}$和Al纳米线的电阻-温度曲线与经典和量子相滑移模型。为了描述这些纳米线的实验观察到的微波响应，我们使用McCumber-Stewart模型，这是广义的，包括经典或量子CPR。
2009-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum Phase Slips in Superconducting Nanowires
我们已经测量了20多个超导纳米线的电阻与温度的关系，标称宽度从10到22 nm，长度从100 nm到1050 nm。随着横截面积的减小，导线显示出越来越宽的电阻转变。这些数据与一个同时考虑了接近Tc的热激活相滑移和低温下的量子相滑移（QPS）的模型吻合得很好，但与早期基于临界R_n/Rq的模型不一致。我们的测量提供了强有力的证据QPS在细超导导线。
2001-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Maximizing switching current of superconductor nanowires via improved impedance matching
由相位滑移触发的临时电阻将导致超导纳米线切换到永久正常状态，降低了切换电流。在这封信中，我们提出了一种改进的阻抗匹配电路，通过偏置T型的RF端口将相位滑移触发的过渡释放到负载电阻。不同负载电阻下的输运特性表明，阻抗失配引起的反射使开关电流减小，优化的阻抗匹配使开关电流最大。与没有阻抗匹配电路的相同设置相比，在释放由相位滑移触发的暂时转变之后，氮化铌纳米线中的开关电流从8.0微安增加到12.2微安。具有阻抗匹配的泄漏过程输出电压脉冲，使用户能够直接记录相位滑移触发的转换。最大化开关电流的技术在超导器件中具有潜在的实际应用，而相位滑移计数技术可以用于探索相位滑移的量子行为。
2016-12-10 cond-mat.supr-con quant-ph
Gate-controlled conductance of superconducting NbN nanowires: coherent quantum phase-slips or Coulomb blockade?
相干量子相位滑移预计将导致足够窄的超导纳米线在一定的临界电压以下的直流传导的封锁。我们目前的测量NbN纳米线中，不仅是观察到的临界电压，但也在此临界电压可以使用侧栅电极调谐。临界电压随着所施加的栅极电压的变化而周期性地变化。虽然观察结果在定性上与相干量子相位滑移元件之间的量子干涉的预期一致，但调谐的周期比基于简单电容考虑的预期大几个数量级。此外，在一个纳米线的测量过程中的变化期间的两个显着的突然变化被观察到，一个观察约束的行为的详细解释。假设的行为产生于纳米线中的颗粒约瑟夫森结的解释的可解释性也被认为是。
2021-04-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Negative magnetoresistance and phase slip process in superconducting nanowires
我们认为，超导纳米线的负磁阻，这是在最近的实验中观察到的，可以解释的影响，外部磁场的临界电流的相位滑移过程。我们表明，在由外部磁场制成的大块超导体的序参量的抑制可以导致增强的第一$I_{c1}$和第二$I_{c2}$临界电流的相滑移过程中的纳米线。另一种增强$I_{c1}$的机制可以来自于在弱磁场下减小电荷不平衡$λ_Q$的衰减长度，因为$I_{c1}$与$λ_Q$成反比。第一临界电流的增加导致了更大的相位滑移过程的本征耗散。它抑制了热激活和/或量子波动相位滑移的速率，并导致波动电阻的减小。
2007-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Controllable tunnelling of single flux-quanta mediated by quantum phase-slip in disordered superconducting loops
量子相位滑移（QPS）是众所周知的约瑟夫森效应的精确对偶。虽然有许多关于量子点敏感器件应用的建议，但开发这些器件的实验工作仍处于相对早期的阶段。利用QPS纳米线用于有用技术的重大障碍仍然存在，例如建立稳健的纳米线制造方法，允许耦合到低损耗电路，并证明用实验者控制的外部偏压控制QPS过程。在这里，我们报告的实验表明，这两个障碍都已被克服。我们目前的测量在300 mK的NbN共面波导（CPW）谐振器嵌入纳米线制造使用氖聚焦离子束。内部品质因数超过了$2\times10^{4}$ --明显高于以前在可比实验中报道的。谐振器的频率调谐周期性地与施加的磁场，揭示隧道的序参量，总是发生在半整数值的所施加的通量。与以前的研究相比，单量子点，序参数隧穿被证明是绝热的，表明改善控制能量耗散在纳米线量子点电路。我们的研究结果突出了一个有前途的途径，实现低损耗的基于锗的QPS设备。
2023-01-11 cond-mat.supr-con
Quantum phase slips and voltage fluctuations in superconducting nanowires
我们认为，量子相位滑移（QPS）可能会产生超导纳米线的非平衡电压波动。在低频率的限制，我们评估所有的累积量的电压算子服从泊松统计，并表现出幂律依赖于外部偏置。我们特别解决量子散粒噪声，功率谱$S_Ω$可能非单调地依赖于温度。在长线极限中，$S_Ω$随着频率的增加而减小，并且在超过$Ω$的阈值时在$T \to 0$处消失。我们的预测可以在未来的超导纳米线实验中直接得到验证。
2019-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Evidence of quantum phase slip effect in titanium nanowires
实验研究了钛纳米线的电子输运特性。在有效直径$\lesssim$ 50 nm以下，所有样品均表现出$R(T)$依赖性的显著加宽，这不能解释热波动。广泛的显微镜和元素分析表明，不存在能够将$R(T)$转变扩大到这种程度的结构或/和几何缺陷。我们将这种效应与序参量的量子涨落联系起来。
2011-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting MoSi nanowires
我们制备了无序的硅化铼超导纳米线。首先在硅的顶部沉积一个铱纳米线，然后通过快速热退火形成合金。该方法允许调节晶体生长以优化，例如，该合金的电阻率在量子相位滑动装置和超导纳米线单光子探测器中具有潜在应用。这些导线的有效直径为42至79 nm，能够观察到从传统超导性到受热和量子波动影响的制度的交叉。在最小直径的导线和温度远低于超导临界温度，我们观察到的剩余电阻和负磁阻，这可以被认为是量子相位滑移的指纹。
2017-10-13 cond-mat.supr-con
Dichotomy in short superconducting nanowires: thermal phase slippage vs. Coulomb blockade
准一维超导体或纳米线随着其直径的缩小而呈现出向非超导状态的转变。我们目前的测量超短纳米线（~40-190 nm长）在这个量子跃迁附近。所有处于超导相的导线的性质，即使是那些接近转变的导线，也可以用热激活的相位滑移来解释。纳米线在非超导相的行为符合介观正常金属导体相干输运的库仑阻塞理论。由此得出结论，量子跃迁发生在两个阶段之间：“真正的超导相”和“绝缘相”。没有发现中间的“金属”相。
2006-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Single Phase Slip Limited Switching Current in 1-Dimensional Superconducting Al Nanowires
当电流上升时，铝纳米线会从超导状态切换到正常状态。上升扫描平均的开关电流（I_s）近似地跟随失稳临界电流（I_c），但低于失稳临界电流（I_c）。I_s的波动表现出三个不同的行为区域，并且在温度上是非单调的：远低于临界温度T_c的饱和，在中间温度下随T^{2/3}增加，以及在接近T_c时迅速下降。热耗散分析表明，一个单一的相位滑移是能够触发开关在低和中温，其中的T^{2/3}依赖性产生的热激活的相位滑移，而在低温下的饱和提供了惊人的证据，相滑移的宏观量子隧穿。
2011-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Formation of Quantum Phase Slip Pairs in Superconducting Nanowires
宏观量子隧穿（MQT）是量子力学中的一个基本现象，与量子到经典跃迁的争论密切相关。实现MQT的能力影响基于量子位的量子计算方案的实现及其对退相干的保护。量子比特中的退相干可以通过拓扑保护来减少，例如通过利用各种奇偶效应。特别是，成对的相位滑移可以为超导量子比特提供这种保护。在这里，我们报告的直接观察到的量子成对相位滑移细线超导回路。我们发现，除了传统的单相滑移改变超导序参量相位$2π$，有量子跃迁改变相位$4π$。量子成对相位滑移表示两个宏观量子隧穿事件的同步发生，即共隧穿。我们证明了存在一个显着的制度，其中成对的相位滑移是指数更可能比单一的。
2015-05-27 cond-mat.supr-con quant-ph
Superconducting properties of polycrystalline Nb nanowires templated by carbon nanotubes
采用单根氟化碳纳米管表面涂覆法制备了直径为7-15 nm的连续Nb丝。透射电子显微镜显示，线是多晶的，具有约5 nm的晶粒尺寸。厚度大于12 nm的导线的临界电流非常高（10^7 A/cm^2），与预期的破坏电流相当。测量的电阻与温度的曲线下降到0.3 K的Langer-Ambegaokar-McCumber-Halperin（LAMH）理论的热激活相滑移很好地描述。量子相位滑移被抑制。
2003-06-18 cond-mat.supr-con
A compact and tunable forward coupler based on high-impedance superconducting nanowires
开发紧凑、低耗散、低温兼容的微波电子器件对于按比例放大低温量子计算系统至关重要。在本文中，我们展示了一个超紧凑的微波定向前向耦合器的基础上，高阻抗慢波超导纳米线传输线。所制造的器件的耦合部分具有$416\,\mathrm{μm^2}$的覆盖区。在4.753 GHz时，输入信号通过$-13.5\,\mathrm{dB}$隔离等效耦合到$-6.7\,\mathrm{dB}$的直通端口和前向耦合端口（50：50）。通过利用动态电感对直流偏置电流或温度的依赖性，可以控制耦合比。材料和制造工艺适合与超导电路直接集成，为开发大规模量子计算机的信号分配瓶颈提供了实用的解决方案。
2020-11-23 cond-mat.supr-con physics.app-ph
On the probability of quantum phase slips in superconducting nanowires
本文讨论了量子涨落驱动下超导导线中超电流的衰减机制。我们认为，动量守恒强烈抑制了这种衰变的概率，并估计了两个衰变通道的速率：由于无序引起的凝聚体的潜在散射和由于正常分量的存在引起的等离子体模的衰减，即，欧姆损耗。我们发现，虽然这两种机制产生非零衰减率，它们的值太小，提供任何实质性的贡献的电阻率的电线。然而，与后一种机制相关的速率要大得多，并且在适当的条件下，耗散可能导致量子相变的明显增强。
2012-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum Tunneling of the Order Parameter in Superconducting Nanowires
超导序参量的量子隧穿引起相位滑移过程，该相位滑移过程在足够低的温度下控制超薄超导导线的电阻。如果量子相位滑移率很高，超导性完全被量子涨落破坏，导线电阻永远不会降低到正常状态值以下。我们提出了一个详细的微观理论的量子相位滑移均匀超导纳米线。我们的注意力集中在相对较短的电线，我们评估的量子隧穿率的相位滑移，准经典指数和指前因子。在非常薄和脏的金属线的效果被证明是清楚地观察到，即使在$T \to 0$。我们的结果与最近的实验结果完全一致[A. Bezryadin，C.N. Lau和M. Tinkham，Nature { \bf 404}，971（2000）]，其提供了量子相位滑移效应的直接证据。
2000-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum phase slip phenomenon in superconducting nanowires with low-Ohmic environment
在最近的一些实验中，已经证明，在超窄超导沟道中，序参量的量子涨落，或者称为量子相位滑移，是低于临界温度的有限电阻的原因。这些实验和描述准一维超导体中量子涨落的模型之间的可接受的协议已经建立。然而，当这些波动是相对罕见的事件时，相位滑移的概念是合理的，这意味着系统的有效电阻应该比正常状态等效值小得多。本文研究了现有模型不适用的强量子涨落的极限。在超薄钛纳米线的特定情况下，它表明，低于预期的临界温度的电阻并没有表现出任何趋势，即使在可忽略不计的小测量电流的超导体零电阻率状态的常规。小磁场的应用导致不寻常的负磁阻，这在较低的温度下变得更加明显。负磁阻效应的起源尚不清楚。
2012-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum mechanics of superconducting nanowires
在连接到体超导引线的短超导纳米线中，量子相位滑移表现为线性（与非线性）相互作用的电荷系统。这个系统映射到周期势场中粒子的量子力学。我们表明，虽然具有高密度的相位滑移的状态是不是一个真正的绝缘体（的后果约瑟夫森隧道之间的铅），为一系列的参数，它的行为是这样的不可观测的小温度。我们还表明，量子相位滑移产生多个分支（带）的能量-电流关系和带间（“激子”）模式。
2008-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Full counting statistics of quantum phase slips
我们建立了一个描述超导纳米线中量子相位滑移（QPS）产生的电压涨落的完全统计的微观理论。我们评估的累积量生成函数，并证明，散粒噪声的电压以及第三和所有更高的电压累积量不同于零，只是由于QPS的存在。在零频率极限下，超导纳米线中的电压波动可以用泊松统计来描述，就像其他一些隧道问题一样。然而，在非零频率超导纳米线的量子电压波动变得更加复杂，不再占泊松统计。在短超导纳米线的情况下，我们明确评估所有有限频率的电压累积量，并建立这些累积量和我们的系统的电流-电压特性之间的非平凡的关系。
2019-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantized current steps due to the a.c. coherent quantum phase-slip effect
AC约瑟夫森效应在1962年被预言，并在1963年被实验观察到，作为来自库珀对的光子辅助隧穿的量子化电压阶跃（Shapiro阶跃），是量子力学的最基本现象之一，并且对于量子电压标准至关重要。物理上的双重效应，交流相干量子相位滑移（CQPS），光子辅助隧道的磁通量通过超导纳米线，被认为是揭示自己的量子化电流步骤。AC CQPS的基本物理意义还得到了未来现行标准的实际重要性的补充;这是闭合量子精密测量三角形的缺失元素。2012年，CQPS被证明是超导纳米线中磁通量量子的叠加。然而，超导体中的直接锐电流阶跃，迄今为止唯一不可用的超导基本效应，由于缺乏合适的材料和电路工程的挑战而无法实现。在这里，我们报告的超导纳米线的双夏皮罗步骤的直接观察。在高达26 GHz的频率下，电流值为8.3 nA，并且受当前设置带宽的限制，尖锐的阶跃是清晰的。30年前，理论上已经预测了小约瑟夫森结（JJ）中的电流阶跃。然而，JJ中不可避免的增宽阻碍了它们的直接实验观察。我们解决了这个问题，通过将薄的NbN纳米线在电感环境中。
2022-08-13 cond-mat.supr-con
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
Superconducting nanowire quantum interference device based on Nb ultrathin films deposited on self-assembled porous Si templates
在超导铌酸锂纳米线网络上观察到磁电阻振荡，证明了热或量子激活的相位滑移。磁输运数据，在不同的情况下，讨论的框架，揭示了系统的行为连贯的温度范围内的波动的贡献是重要的。
2014-09-02 cond-mat.supr-con
Microwave dynamics of high aspect ratio superconducting nanowires studied using self-resonance
我们研究了超高长径比（长/宽~ 5，000）超导氮化铌纳米线的微波阻抗。纳米线被制造成紧凑的曲折几何形状，其与50欧姆共面波导传输线的中心导体串联。样品的透射系数被测量到高达20 GHz。在高频率下，透射系数中的峰值被看到。数值模拟表明，这是沿着纳米线长度的半波谐振，其中纳米线充当高阻抗慢波传输线。这种共振为这些纳米线设置了作为电感元件的频率上限。拟合模拟到测量的谐振使得能够精确确定纳米线在谐振频率下的复薄层阻抗。实部是耗散的量度，而虚部由动态电感主导。我们表征的薄层电阻和薄层电感对温度和电流的依赖性，并比较最近的无序超导体的理论预测的结果。这些结果有助于理解基于超导纳米线的高频器件。它们还可能导致新型超导器件的发展，如超紧凑谐振器和慢波结构。
2016-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetoresistance Oscillations in Granular Superconducting Niobium Nitride Nanowires
我们报告的磁阻振荡超导NbNx纳米线通过氨气退火NbSe 3前体纳米结构的合成。尽管纳米线的横向尺寸远大于超导相干长度，但这些纳米线在低温下的电压-电流特性让人想起一维超导体，其中量子相位滑移与耗散的起源相关。我们表明，在这项工作中观察到的磁阻振荡和电压-电流特性的结果从我们的纳米线的颗粒结构。
2009-07-14 cond-mat.supr-con
Inherent stochasticity of superconductive-resistive switching in nanowires
超导纳米线中的电流-电压特性的滞后反映了潜在的双稳态。当电流反复上升时，状态从电阻状态切换到电阻状态，在低于平衡临界电流的随机电流值下这样做。一个单一的相位滑移事件沿着导线的某处-在此期间，序参数波动到零-诱导这样的开关，通过局部加热它引起的？我们解决这个问题和相关问题，通过构建一个随机模型的时间演变的温度在纳米线的两端保持在一个固定的温度。该模型表明，虽然在一般情况下，几个相位滑移事件是必要的，以诱导切换，确实有一个温度和电流范围内的一个单一的事件是足够的。它还表明，开关电流的统计分布最初加宽，随着温度的降低。只有在较低的温度下，这种分布才显示出由热激活的相位滑移组成的电阻波动天真地预期的冷却变窄。
2007-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Negative magnetoresistance of ultra-narrow superconducting nanowires in the resistive state
本文提出了一个定性解释准一维超导沟道中电阻态负磁阻现象的唯象模型。该模型是基于这样的假设，即序参量（相位滑移）的波动是负责有限的有效电阻的窄超导导线充分接近的临界温度。每个波动都伴随着一个准正常区域的顺序的非平衡准粒子弛豫长度的“钉扎”的相滑移的核心的瞬间形成。实验测得的有效时均电压是两项之和。第一个是通过约瑟夫森关系与涨落率相联系的常规贡献。第二项是该准正常区域的欧姆贡献。根据导线的材料特性，可能存在第一项不受太大影响的磁场范围，而第二项被有效抑制，从而有助于实验观察到的负磁阻。
2007-08-22 cond-mat.supr-con
Quantum suppression of superconductivity in ultrathin nanowires
我们报道了用超导非晶MoGe合金包覆碳纳米管制备的纳米线的测量结果。我们发现，纳米线可以超导或绝缘取决于它们的正常状态电阻$R_{N}$相比，$R_{q}=h/(2e)^{2}$-量子电阻库珀对。如果是$R_{N}< R_{q}$，由于强阻尼，量子相位滑移（QPS）的隧穿被禁止，因此导线保持超导。绝缘状态，观察到如果$R_{N}> R_{q}$，解释的量子相位滑移和相应的本地化的库珀对的增殖。观察到的超导体-绝缘体转变类似于在$R_{N}= R_{q}$的约瑟夫森结中发生的耗散相变（Penttila等人，物理修订信函第82卷，第1004页，1999年）
2000-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Detecting fractional Josephson effect through $4π$ phase slip
分数约瑟夫森效应是拓扑超导系统中马约拉纳费米子的一个独特性质。由于准粒子中毒和超导体中不必要的耦合的干扰，这种效应很难在实验上检测到。本文提出了一种利用4π相位滑移探测半导体硅基拓扑约瑟夫森结的分数直流约瑟夫森效应的方案。利用一个拓扑结构的RF SQUID系统，我们发现Josephson耦合的主要贡献来自Majorana费米子之间的相互作用，导致了具有4π相位滑移的共振隧穿。我们的计算与实验可达的参数表明，检测的时间尺度相滑移是两个数量级短于中毒时间的非平衡准粒子。此外，在合理的纳米线长度的情况下，4π相位滑移可以压倒拓扑平凡的2π相位滑移。我们的工作对于探索超导体相位的适度量子涨落对拓扑系统的影响具有重要意义，并为量子信息处理提供了一种新的方法。
2017-06-02 cond-mat.supr-con quant-ph
Gate-driven Switching Dynamics in a Fully Suspended Superconducting Nanowire
Leiden University（莱顿大学）；Istituto Nanoscienze-CNR（意大利国家研究委员会纳米科学研究所）；CNR-SPIN（意大利国家研究委员会超导、创新材料与器件研究所）
通过全悬浮超导纳米线排除泄漏通道，发现栅极电压可指数级增强相滑移逃逸率（跨六个数量级），且极性反转时不对称，揭示静电与相滑移的复杂作用。
2026-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Probing individual topological tunnelling events of a quantum field via their macroscopic consequences
相位滑移是超导有序参数场在不同载流态之间的拓扑涨落事件。由于这些相位滑移，低维超导体获得电阻。在准一维纳米线中，众所周知，在较高温度下，通过顺序参数场的热势垒穿越过程发生相滑移。在低温下，一般的预期是相位滑移应该通过量子隧穿事件进行，这被称为量子相位滑移（QPS）。在这里，我们报告了强有力的证据，个别量子隧穿事件所经历的超导有序参数场均匀nanowires.We完成这一点通过测量的分布开关电流的高偏置电流，超导让位于电阻行为，其宽度表现出一个相当反直觉，单调增加随着温度的降低。我们概述了一个随机模型的相位滑移动力学的基本相位滑移率开关率。与该模型的比较表明，在高温下，相位主要通过热激活滑移，但在足够低的温度下，切换是由序参数场的单独拓扑隧穿事件引起的，即，QPS。重要的是，对几根导线的测量表明，在具有较大临界电流的导线中，在较大温度下，量子涨落往往主导热涨落。这一事实有力地支持了这样的观点，即在低温下观察到的异常高的开关速率确实是由于QPS，而不是外部噪声或电线隐藏的不均匀性的后果。
2008-09-09 cond-mat.supr-con
Stabilizing Superconductivity in Nanowires by Coupling to Dissipative Environments
我们提出了一个理论的有限长超导纳米线耦合到一个环境。我们表明，在没有耗散量子相位滑移总是破坏超导性，即使在零温度。耗散使超导相稳定。我们应用这一理论来解释田等人最近看到的“反邻近效应”。在锌纳米线中。
2006-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Decay of near-critical currents in superconducting nanowires
我们考虑在一个离散的一维超导体（超导链接连接的节点链）通过相位滑移超导电流的衰减，旨在解释实验观察到的功率3/2缩放的激活势垒在纳米线电流接近临界。我们发现，在这个离散的模型中，功率-3/2缩放举行的长和短的电线，即使在散装超导导线的存在下，尽管在两端的热波动的抑制。我们还考虑了通过隧穿（量子相位滑移）的衰变，这在低温下变得很重要。我们找到数值相关的欧几里德解决方案（周期瞬子），并确定附近的临界电流的隧穿指数的缩放。标度律为幂-5/4，不同于热活化指数。
2017-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Improved nanopatterning for YBCO nanowires approaching the depairing current
一种改进的纳米图案化工艺已经被开发出来，以获得截面小至50 × 50 nm ^2的YBCO纳米线，由Au覆盖层保护。为了探索Au保护层的有效作用，我们测量了纳米线的电流-电压特性和温度下的电阻转变。在T=4.2 K时，临界电流密度达到10^8 A/cm ^2，接近理论上的退配对电流极限。的电阻，测量作为温度的函数接近Tc，已被安装与热激活相滑移模型，包括金层的效果。超导相干长度和伦敦穿透深度的提取值给出的电流密度与测量的一致。这些结果不能在没有Au覆盖层的情况下用相同的纳米线实现。
2013-01-18 cond-mat.supr-con
Thermal fluctuations in superconducting nanowires
我们重新分析了热激活相位滑移（TAPS）的问题，它可以主导足够薄的超导导线在接近$T_C$的温度下的行为。借助有效的行动方法，我们评估了TAPS率，结果超过了D.E. McCumber和B.I. Halperin，Phys. Rev. B { \bf 1}，1054（1970）在TDGL分析中通过因子$\sim (1-T/T_C)^{-1} \gg 1$。这两种方法的结果中的额外差异出现在接近Ginzburg-Landau临界电流的偏置电流处，其中TAPS速率变得更大。我们还推导出一个简单的公式，跨超导导线的电压噪声的TAPS率。我们的研究结果可以在现代超导纳米线实验中得到验证。
2008-06-18 cond-mat.supr-con
Dissipation in Quasi One-Dimensional Superconducting Single-Crystal Sn Nanowires
电输运测量单晶锡纳米线，以了解一维超导体的内在耗散机制。而直径大于70 nm的导线的电阻急剧下降到零，在Tc附近的3.7 K，一个剩余的电阻尾部延伸到低温被发现与直径为20和40 nm的导线。作为温度的函数，剩余电阻的对数表现为两个线性部分，一个在低于Tc的零点几度内，另一个向下延伸到至少0.47 K，测量的最低温度。剩余电阻被发现是欧姆在所有温度低于锡的Tc。这些结果表明，在Tc附近的热激活的相位滑移过程和量子涨落诱导的相位滑移过程中的低温制度。当励磁电流超过临界值时，电压-电流（V-I）曲线呈现一系列离散的台阶，逐渐接近正常状态。这些步骤不能完全理解与经典的Skocpol-Beasley-Tinkham相滑移中心模型（PSC），但可以定性占部分由Michotte等人修改的PSC模型。
2005-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Comment: Superconducting transition in Nb nanowires fabricated using focused ion beam
在最近的论文中，Tettamanzi等人（2009 Nanotechnology \bf{20} 465302）描述了使用聚焦离子束制造超导Nb纳米线。他们在低于$T_c$的热和量子相位滑移的框架内解释了他们的电导率数据。在下文中，我们将论证他们的分析是不适当和不完整的，导致矛盾的结果。相反，我们提出了一个解释的SN邻近模型内的数据。
2010-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetic Field Induced Superconductivity in Out-of-Equilibrium Nanowires
四端电阻测量已进行了使用电子束光刻形成的Zn纳米线。当由电流驱动电阻时，这些线在施加小磁场时重新进入超导状态。这些数据与以前的超导纳米线实验有质的不同，这些实验揭示了T_{c}附近的负磁阻或磁场增强的临界电流。我们认为，我们的观察结果与阻尼的相位滑移过程的增强耗散的准粒子电导通道产生的应用程序的磁场。
2009-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quasi-1-Dimensional Superconductivity in Highly Disordered NbN Nanowires
强无序材料中的超导性引起了人们的极大关注。特别是生动的辩论涉及到负责非BCS之间的关系的超导能隙和对势的内在空间不均匀性的主题。在这里，我们报告的实验研究的电子输运性能的窄NbN纳米线的有效截面的顺序有争议的不均匀性尺度。我们发现，传统的模型的基础上的相位滑移的概念提供了合理的拟合的R（T）的过渡曲线的形状。临界电流的温度依赖性遵循教科书中金斯堡-朗道对准一维超导沟道Ic~（1-T/Tc）^[3/2]的预测。因此，可以得出结论，本征电子不均匀性要么不存在于我们的结构中，要么，如果存在，不影响它们的电阻状态属性。
2016-02-25 cond-mat.supr-con
Nonlinear quantum processes in superconducting resonators terminated by neon-focused-ion-beam-fabricated superconducting nanowires
我们已经使用了氖聚焦离子束来制造纳米级NbDayem桥和NbN相位滑移纳米线位于四分之一波长共面波导谐振器的短路端。Dayem电桥器件在300 mK至至少60 mT的局部磁场下显示出超过10，000的通量可调谐性和固有品质因数。NbN纳米线显示出在300 mK的通量的非相干量子隧穿的签名。
2020-11-04 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Topology controlled phase coherence and quantum fluctuations in superconducting nanowires
金属纳米线的超导性质可能强烈地依赖于特定的实验条件。在这里，我们考虑的设置超导相位波动被限制在一个点内的导线和平衡超导电流沿导线段的任意长度$L$。这种结构的低温物理性质基本上一方面由平滑的相位起伏决定，另一方面由量子相位滑移决定。零温相图由导线截面控制，由一个真正的超导相和两个不同的相组成，其中超导性只能在较短的长度尺度上观察到。后者的阶段之一表现出更强大的短尺度超导性，而另一个演示了幂律衰减的超导电流增加$L$已经在相对较短的尺度。
2020-09-02 cond-mat.supr-con
Asymmetric nanowire SQUID: linear CPR, stochastic switching, and symmetries
我们研究的纳米器件的基础上的超导纳米线并联连接，形成纳米线SQUID。临界电流与磁场的函数$I_{C}(B)$是多值的、非对称的，其最大值和最小值偏离了通常的整数和半整数磁通量子点。纳米线干涉器件在性质上不同于传统的SQUID，因为纳米线不遵守与约瑟夫森结相同的电流-相位关系（CPR）。我们证明，可以解释的结果假设（i）CPR是线性的，（ii），每根导线的特征在于由一个样本特定的临界相，这通常是远远大于$π/2$。我们提出的模型提供了精确的适合$I_{C}(B)$。它解释了只有一个涡度（即，序参量缠绕数）是稳定的，以及SQUID允许多个涡度值的区域。我们还观察和解释的区域中的开关电流的标准偏差是独立的磁场。我们开发了一种技术，允许一个可靠的检测隐藏的相位滑移。使用这种技术，我们发现，我们的模型正确地预测边界的涡度区域，即使在低电流的$I_C(B)$是不能直接测量。
2017-02-28 cond-mat.supr-con
Microwave dynamics of gated Al/InAs superconducting nanowires
针对金属器件中栅极可调超导特性的时域研究不足问题，本文通过微波表征栅控Al包覆InAs纳米线，揭示其复阻抗随栅压的变化规律并测得约40 ns响应时间，为栅控超导器件设计提供基础。
2025-02-25 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum fluctuations in ultranarrow superconducting nanowires
纳米线有效直径的逐步减小被应用于准一维铝结构中超导转变$R(T)$形状的跟踪演化。在纳米线与有效直径$\leq$ 15 nm的$R(T)$的依赖性是更广泛的比预测的模型的热激活相滑移。这种效应可以用序参量的量子涨落来解释。在最薄的样品中观察到负磁阻。实验结果与现有的理论模型是合理的协议。该效应具有普遍有效性，表明在一定尺度下超导体零电阻态的击穿。
2008-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Coherent quantum phase slip
在发现超导性一百年后，该理论的一个基本预测，即相干量子相位滑移（CQPS），还没有被观察到。CQPS是一种与约瑟夫森效应完全相同的现象：后者是超导触点之间的电荷相干转移，而前者是超导导线上的涡流或通量的相干转移。与以前报道的非相干相位滑移观测相反，CQPS只是理论研究的一个主题。它的实验演示是困难的准粒子耗散由于纳米线或涡核中的无隙激发。这个困难可以通过在超导体-绝缘体转变（SIT）附近使用某些强烈无序的超导体来克服。在这里，我们报告的CQPS的第一个直接观察到的强无序的铟氧化物（InOx）超导导线插入在一个环，这是表现为叠加的量子态与不同数量的磁通。与约瑟夫森效应类似，我们的观察有望在超导电子学和量子精密测量中产生新的应用。
2012-04-20 cond-mat.supr-con
Theory of the pairbreaking superconductor-metal transition in nanowires
我们提出了一个零温度之间的超导和扩散金属状态相变在非常细的导线由于库珀对断裂机制的详细描述。耗散临界理论包含量子和热激活相位滑移伪装的电流减少波动。通过超导序参量的复数分量的倒数（在物理情况下是一个）的展开计算出一个完整的交叉相图。波动修正直流电导率和热导率的确定，我们发现，电导率有一个非单调的温度依赖性的金属相，这可能是符合最近的实验结果超窄线。在量子临界状态下，热导率与电导率之比显示线性温度依赖性，因此遵守Wiedemann-Franz定律，并具有新的通用实验可验证的Lorenz数。
2008-07-17 cond-mat.supr-con
Universal conductance of nanowires near the superconductor-metal quantum transition
我们认为导线接近零温度之间的超导和金属状态的转变。临界理论服从超标度，这导致了电导的普遍频率，温度和长度依赖性;量子和热相位滑移包含在这个临界理论中。导线上的正常（NN）、超导（SS）和混合（SN）引线确定不同的通用性类别。对于SN的情况下，导线附近的临界点有一个通用的直流电导，这是独立的导线在低温下的长度。
2004-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
