Bistability in superconducting rings containing an inhomogeneous Josephson junction
研究了由铁磁PdNi约瑟夫森结和隧道结并联构成的超导Nb环的磁响应。在外部磁场的一定间隔内观察到开关频率加倍。假设两个结的正弦电流-相位关系，我们的模型嵌入在超导环内的dc-SQUID解释了这一功能的一系列电流反转在铁磁结的铁磁部分，在这些领域的间隔。开关异常是由两个超导回路中的磁通量之间的耦合引起的。
2007-07-12 cond-mat.mes-hall
Josephson decoupling phase in inhomoheneous arrays of superconducting quantum dots
本文研究了超导量子点阵列的非均匀和均匀的量子相位分析。对于非均匀排列的SQD，由于半填充时Josephson耦合的涨落，我们只在半填充时观察到Josephson去耦（JD）相的存在。在JD相中，即使没有库仑阻塞相，超导电性也消失了。我们还观察到原位库仑充电能量的涨落产生了相应的耦合项，产生了库仑阻塞带隙相。最近邻和次最近邻库仑相互作用的存在产生了相同的物理非均匀和均匀的SQD。
2009-10-28 cond-mat.mes-hall
Spin-polarized Josephson current induced by inhomogeneous altermagnetic interlayers
Tianjin University（天津大学）；Okayama University（冈山大学）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Uppsala University（乌普萨拉大学）；Nagoya University（名古屋大学）
研究通过不均匀反磁中间层设计无耗散自旋超流体，发现自旋极化约瑟夫森电流与反磁层取向角密切相关，抑制了单层破对称，增强了临界电流并消除了0-π转变。
2026-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quasiclassical Theory of the Josephson Effect in Ballistic Graphene Junctions
在准经典格林函数理论的框架下研究了弹道石墨烯系统中的稳态约瑟夫森效应。反映了石墨烯最终的二维性，包含石墨烯片的约瑟夫森结体现了我们所说的平面约瑟夫森结，其中超导电极部分覆盖二维石墨烯层，实现与其平面接触。在有效质量近似下，我们导出了约瑟夫森电流的一般公式，揭示了平面约瑟夫森结中超导邻近效应的特征。相同类型的分析同样适用于单层、双层和任意$N$层情况。
2012-08-16 cond-mat.mes-hall
Emission of Circularly Polarized Terahertz Wave from Inhomogeneous Intrinsic Josephson Junctions
我们从理论上证明了本征约瑟夫森结（IJJ）在外部热源（如激光）的局部加热下可以发射圆偏振太赫兹（THz）波。我们聚焦于一个台面结构的IJJ，它的几何形状是稍微偏离一个正方形，并发现局部加热使它有可能发射圆偏振太赫兹波。在这种台面结构中，由局部加热引起的临界电流密度的不均匀性激发了电磁腔模TM（1，0）和TM（0，1），它们的偏振彼此正交。这些模式的混合导致圆偏振太赫兹波的产生。我们还表明，圆极化显着的变化与所施加的电压。基于IJs的发射器可以通过局部加热发射圆偏振和连续的THz波，并且将用于各种技术应用。
2017-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Mode engineering with a one-dimensional superconducting metamaterial
我们提出了一种控制嵌入在一维超导超材料中的单个约瑟夫森结的约瑟夫森能量的方法：由超导纳米线或约瑟夫森结链制成的非均匀超导环。约瑟夫森能量被沿环传播的电磁模式重整化。我们研究的模式，以及它们的频谱的行为时，沿回路的电容和电感空间调制。我们表明，根据调制的幅度，重整化约瑟夫森能量是大于或小于一个均匀的循环。使用Josepshon结链和超导纳米线的典型实验参数，我们得出结论，这种模式工程可以实现与目前可用的超材料。
2015-05-03 cond-mat.mes-hall
Josephson response of a conventional and a noncentrosymmetric superconductor coupled via a double quantum dot
我们考虑了通过约瑟夫森结的输运，该结由一个常规的s波超导体通过一个双量子点耦合到一个非中心对称的超导体，具有两个，单重态和三重态配对。我们计算了Andreev束缚态能量和相应的Josephson电流。我们证明了电流-相位关系是非中心对称超导体中单重态-三重态比的灵敏探针。特别地，在存在不均匀磁场的情况下，系统表现出$φ$结行为。
2015-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonequilibrium transport in mesoscopic multi-terminal SNS Josephson junctions
我们报道了几个超导/正常/超导（S/N/S）约瑟夫森结的非平衡实验结果，其中包含一个或两个额外的终端连接到正常水库。从正常库注入到结中的电流引起电子能量分布函数的变化，这可以改变结的性质。在一个三端样品上进行的简单实验表明，准粒子电流和超导电流可以共存于S/N/S结的正常区。当较大的电压施加到正常的水库，符号的电流相位关系的结可以被逆转，创建一个“$π$结。“我们定量地比较了当正常储层上的电压与超导体具有相同或相反的符号时，在4端$π$结中获得的最大临界电流。我们讨论了在创建一个“塞曼”$π$ -结与平行施加的磁场的挑战，并详细说明如何抑制的轨道效应的临界电流。最后，当正常电流和超电流同时存在于结中时，分布函数会产生一个空间不均匀的分量，该分量可以被解释为跨结的有效温度梯度，其符号可由超电流控制。总的来说，这些实验说明了S/N/S约瑟夫森结在非平衡条件下的丰富性和复杂性。
2008-01-09 cond-mat.mes-hall
Inverse Spin Hall Effect in SNS Josephson Junctions
我们考虑SNS结中的直流超电流。自旋轨道耦合与塞曼场的结合可以在正常导体中诱导有效矢量势。因此，沿横向变化的面外自旋密度导致超导端子之间的纵向相位差。由此产生的平衡相相干超电流类似于正常导体中的非平衡逆自旋霍尔效应。我们显式计算的Rashba自旋轨道耦合在一个无序的二维电子气与非均匀垂直塞曼场的效果。
2009-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin Supercurrent, Magnetization Dynamics, and Phi-State in Spin-Textured Josephson Junctions
超导电流的无耗散性质与磁性材料的自旋极化相结合的前景是有趣的，在探索自旋电子学中的超导类似物的主题。为了实现这一目标，关键是要了解自旋超电流如何与磁化织构动态相互作用。我们使用三个实验相关的模型研究了织构磁约瑟夫森电流中自旋超电流的出现和由此产生的磁化动力学：i）具有自旋活性界面的S/F/S结，ii）具有铁磁三层的S/F1/F2/F3/S约瑟夫森结，iii）含有畴壁的约瑟夫森结.在所有这些情况下，超电流是自旋极化的，并在铁磁夹层上施加自旋转移扭矩，从而导致磁化动力学。在干净极限下，利用散射矩阵方法计算了系统的Andreev束缚态和自由能，并将其用于求解Landau-Lifshiftz-Gilbert方程。我们计算了非均匀磁性如何影响电荷超电流的相位依赖性以及自旋超电流引起的磁化动力学。利用一组实际的实验参数，我们发现超导电流可以引起由超导相位差控制的磁化翻转。此外，我们证明了手征自旋对称性破缺和界面散射的综合作用导致系统充当相位电池，可以提供任何超导相位差在基态。这样的一个phi结是伴随着一个异常的超电流出现，即使在零相位差，我们证明了该电流的流动方向是由磁化配置的手性控制。
2014-06-26 cond-mat.mes-hall
Subgap modes in two-dimensional magnetic Josephson junctions
我们考虑二维超导体/铁磁体/超导体结，并研究沿结界面的亚能隙模式。亚能隙模表现出类似于Yu-Shiba-Rusinov态的特征，这些特征起源于磁结中超导性和铁磁性之间的相互作用。的subgap模式的色散关系示出了定性不同的配置文件取决于铁磁体的传输状态（金属，半金属，或绝缘）。随着铁磁体中的自旋分裂增加，子带隙模式在穿过结的约瑟夫森电流中引起$0$ - $π$跃迁，其中约瑟夫森电流密度强烈地取决于沿着结界面的动量（即，入射电流的方向）。对于干净的超导体-铁磁体界面（即，超导体和铁磁体之间的强耦合），亚能隙模式发展出平坦的准粒子带，其允许沿着非均匀磁性结设计亚能隙模式的波函数。
2022-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anharmonicity and Charge-Noise Sensitivity of Fraunhofer Qubit
University of Wisconsin–Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；New York University（纽约大学）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；Ecole Polytechnique Federale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）
该研究提出了一种磁通量可调的超导量子比特，通过磁通量平均效应增强非谐振性，并在杂交超导电路中实现了非谐振性与电荷噪声保护的优化平衡。
2026-03-06 cond-mat.mes-hall
Mesoscopic fluctuations of the supercurrent in diffusive Josephson junctions
研究了正常部分为相干扩散电子动力学的约瑟夫森结中超导电流的介观涨落和弱局域修正。两种类型的结被认为是：一个混乱的点耦合到超导体的隧道障碍和扩散结透明正常超导界面。计算了电流涨落的幅度和对平均电流的弱局域化修正随超导能隙与电子驻留能量之比、温度和结两端超导相位差的变化。从技术上讲，正常区域中空间非均匀邻近效应之上的波动由σ模型的复制版本描述。对于具有透明界面的扩散结的情况，临界电流的介观波动的幅度似乎比没有考虑邻近效应的先前理论的预测大近3倍。
2007-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Switching times in long-overlap Josephson junctions subject to thermal fluctuations and non-Gaussian noise sources
本文研究了在高斯和非高斯噪声源存在下，长电流偏置约瑟夫森结的超导寿命。特别是，我们分析了作为噪声信号强度的函数的约瑟夫森结的动力学，对于不同的系统参数和外部驱动电流的值。我们发现，平均寿命的非单调行为的特点是作为噪声强度，驱动频率和结长的函数的状态。我们观察到，这些非单调的行为与动态的结相串在切换过程中的电阻状态。一个重要的作用是由孤子的形成和传播，具有两个不同的动力学制度特征的相串的动力学。我们的分析可以证明不同的偏置电流密度的影响，这是一个简单的空间均匀分布和更现实的不均匀分布，在结边缘的高电流值。随机共振激活，噪声增强的稳定性和临时捕获现象中观察到的系统研究。
2014-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Local imaging of diamagnetism in proximity coupled niobium nano-island arrays on gold thin films
在这项工作中，我们研究了工程无序对邻近耦合超导岛阵列的局部磁响应的影响，通过比较扫描超导量子干涉仪（SQUID）的磁化率测量，我们将系统视为一维（1D）超导体-正常金属-超导体（SNS）约瑟夫森结的网络模型，每个具有由结长度或岛之间的距离确定的约瑟夫森耦合能量$E_J$。我们发现，无序阵列表现出空间非均匀的抗磁响应，低的局部施加磁场，很好地描述了这个结网络模型，我们讨论这些结果，因为它们涉及到非均匀的二维（2D）超导体。我们的模型的阵列的静态磁响应不完全捕获发病的非线性和耗散与增加施加的字段，因为这些影响与涡旋运动由于扫描SQUID磁阻测量的动态性质。本工作演示了一个具有工程无序的二维超导系统模型，并强调了耗散对二维超导体和约瑟夫森结阵列的局部磁性的影响。
2022-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous Fraunhofer patterns in gated Josephson junctions based on the bulk-insulating topological insulator BiSbTeSe2
基于三维拓扑绝缘体（TI）的约瑟夫森结中，可以形成一维Majorana模。虽然最近报道了在体绝缘TI样品上制作的约瑟夫森结中观察到的超导电流，但在这种基于TI的约瑟夫森结中观察到的夫琅和费图案（有时会出现异常特征）仍然没有得到很好的理解。在这里，我们报告了我们的研究，高度栅极可调TI基约瑟夫森结制成的最大的体绝缘TI材料之一，BiSbTeSe 2，和Al。费米能级可以通过跨狄拉克点的门控调谐，和高的透明性的Al/BiSbTeSe 2接口是由一个高的特征电压和多个Andreev反射与峰值指数达到12。在整个栅极电压范围内观察到具有缺失波瓣的异常夫琅和费图案。我们发现，通过采用先进的拟合过程中使用的最大熵方法在Monte Carlo算法，反常的夫琅和费图案被解释为在TI表面上的结中的超电流分布的不均匀的结果。除了建立一个非常有前途的制造技术，这项工作澄清了一个重要的开放问题，关于TI为基础的约瑟夫森结。
2018-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Josephson current in a superconductor -- ferromagnet -- superconductor junction with in-plane ferromagnetic domains
本文研究了具有面内铁磁畴的扩散超导-铁磁-超导（SFS）结。在超导转变温度附近，我们用线性化的Usadel方程描述了结中的邻近效应。我们发现，这种结的性质取决于相对于磁相干长度的磁畴的大小。在大畴的情况下，结表现出向$π$状态的转变，类似于单畴SFS结。在小畴的情况下，磁化强度有效地平均，并且结总是处于零状态，类似于超导体-正常金属-超导体（SNS）结。在这两种情况下，畴壁的影响可以近似地描述为有效的自旋翻转散射。我们还研究了结中局部电流密度的不均匀分布。在0- $π$转变附近，临界电流的方向在畴壁附近和畴中间可能相反。
2007-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting proximity effect in graphene under inhomogeneous strain
由于观察量子霍尔效应所需的强磁场，量子霍尔态和库珀对之间的相互作用通常会受到超导态的抑制。从这个角度来看，石墨烯是特殊的，因为它允许由于应变而产生强伪磁场。我们发现，在应变石墨烯制成的约瑟夫森结中，库珀对将扩散到应变区域。由于零赝朗道能级局域态密度的极化，对关联函数将发生亚晶格极化。我们揭示了两种制度; 1）其中回旋半径大于结长度的一种，在这种情况下，超电流将被增强，以及2）其中超电流被强烈抑制的长结区，因为结变成绝缘体。在后一种情况下，量子化的霍尔态的形式和正常/超导界面处的Andreev散射将诱导边缘状态。我们的数值计算已经成为可能，由于扩展的Chebyshev Bogoliubov-德Gennes方法的计算视频卡（GPU）。
2011-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Initial decoherence in solid state qubits
研究了约瑟夫森量子比特中低频噪声引起的退相干。由于开关杂质的非马尔可夫经典噪声决定了信号的非均匀加宽。该理论扩展到包括高频量子噪声的影响，由于杂质或电磁环境。慢噪声与固有非高斯噪声源的相互作用可以解释在光谱学和基于电荷的器件的动力学中观察到的丰富的物理。
2005-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Optimization of soliton ratchets in inhomogeneous sine-Gordon systems
当引入一个势$V(x)$打破空间对称性时，尽管施加的力在时间上的平均值为零，但孤子的单向运动仍然可以发生。该势$V(x)$由周期性重复的单元组成，每个单元在位置$x_{i}$处包含一个非对称的强局部不均匀性阵列。集体坐标方法表明，位置，高度和宽度的非均匀性（按此顺序）是关键参数，以获得最佳的有效势$U_{opt}$，产生最大的平均孤子速度。$U_{opt}$基本上呈现两个特征：由正峰和负峰组成的双峰，以及双峰之间的长平坦区域。这样的电势可以通过选择具有相反符号的不均匀性（例如，在长约瑟夫森结的情况下是微电阻和微短路），它们彼此靠近，而每个峰对之间的距离相当大。对非均匀sine-Gordon系统的全模拟结果证实了集体变量理论的这些结果。
2006-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech math-ph
Decoherence of superconducting qubits caused by quasiparticle tunneling
在超导量子比特中，量子比特自由度与准粒子的相互作用定义了量子比特相干性的基本限制。本文发展了准粒子隧穿约瑟夫森结引起的纯退相率Γ_∞和结中Andreev态占据变化引起的非均匀展宽的理论。为了估计Γ_π，我们推导了量子比特动力学的主方程。自由准粒子在接近超导能隙的能量处具有大的态密度，从而提高了它们的隧穿率。然而，我们发现，与当前大多数量子比特设计（相位和通量量子比特，transmon，fluxonium）中由外在因素决定的速率相比，Γ_p很小。其中单个结被SQUID环取代的分裂transmon代表了可以使测量Γ_π成为可能的例外。量子比特频率的波动导致非均匀加宽，这可能是由与相位偏置约瑟夫森结相关的Andreev态的占据数的波动引起的。这种机制可以在具有小面积结的量子位中揭示，因为它引起的频率的最小相对变化是结中传输通道的倒数。
2012-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Topological Josephson parametric amplifier array: A proposal for directional, broadband, and low-noise amplification
提出一种利用拓扑效应的非线性耦合 Josephson 参数放大器（JPAs）阵列，通过打破时间反演对称性实现定向、宽带、低噪声的微波放大，无需外部隔离器即可提供高增益、强反向隔离及抗无序拓扑保护。
2024-11-14 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
