Missing Shapiro steps in topologically trivial Josephson Junction on InAs quantum well
马约拉纳费米子所在的约瑟夫森结被预测呈现4 $π$周期电流相位关系。这种周期性的实验结果是夏皮罗阶梯实验中奇数阶梯的消失。在实验上，已经在许多具有强自旋轨道耦合的材料系统中观察到缺失的奇数Shapiro步骤，并在拓扑超导性的背景下进行了解释。在这里，我们报告丢失的奇数步骤在拓扑平凡的约瑟夫森结上制作的InAs量子阱。我们将我们的观察归因于我们的交界处允许朗道-齐纳转换的高透明度。这些过程的概率被发现是独立的驱动频率。我们分析了我们的结果，使用双峰透明度分布，这表明，只有少数模式进行4 $π$周期性电流足以描述奇数步骤的消失。我们的研究结果突出了复杂的情况下，必须考虑在调查的4 $π$约瑟夫森结的拓扑超导性。
2020-04-30 cond-mat.mes-hall
Photo-induced Superconductivity = Discrete Time Crystal?
我们提出周期性驱动可以稳定一种新的秩序，“倍周期超导”，其中超导序参量振荡频率的一半。尽管具有零的时间平均序参量，有序态表现出完美的导电性和迈斯纳效应。我们的理论预测，这一阶段可能会实现为材料的稳定状态，表现出光致超导性。我们提出利用光致超导体与常规超导体之间的约瑟夫森结来探测序参量的倍周期振荡。我们的理论也可以通过光晶格中冷玻色子原子的参量驱动来实现。
2022-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium ac Josephson effect in mesoscopic Nb-InAs-Nb junctions
微波辐照的Nb-InAs-Nb结揭示了倍频约瑟夫森电流持续到高温，在没有临界电流。一个非平衡动力学模型，依赖于时间的Andreev束缚态的基础上，成功地占所得的半整数夏皮罗步骤和零偏置附近的电导增强。
1999-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconductivity and Abelian Chiral Anomalies
受自旋霍尔电导几何特征的启发，基于格点上的Bogoliuvov-de Gennes方程讨论了一般超导性的拓扑不变量。它们由幺正阶的简并凝聚带的陈数给出，这是非阿贝尔连接的阿贝尔手征反常的实现。利用Dirac单极子周围某些二重曲面的复盖度，给出了$x,y$和$z$ -方向上的三类Chern数.对于非幺正态，通过分析所谓的$q$ -螺旋度定义了几个拓扑不变量。本文还讨论了超导带隙结结构的拓扑起源。
2003-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Observation of the fractional ac Josephson effect: the signature of Majorana particles
支持马约拉纳费米子的拓扑超导体被认为是在耦合到超导体的一维半导体线中实现的。这样的激发有望表现出非阿贝尔统计，并可用于实现量子门，从局部源的退相干拓扑保护。在这里，我们报告的分数交流的观察。半导体/超导体InSb/Nb纳米线结中的约瑟夫森效应，拓扑物质的标志。当在没有外部磁场的情况下用射频f照射结时，观察到具有高度hf/2 e的量子化电压阶跃（Shapiro阶跃），如对于常规超导体结所预期的，其中超导电流由电荷-2e库珀对承载。在高磁场下，第一个Shapiro台阶的高度加倍到hf/e，表明超电流是由电荷-e准粒子携带的。这是马约拉纳费米子的一个独特的签名，难以捉摸的粒子预测ca。八十年前。
2012-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Supercurrent, Multiple Andreev Reflections and Shapiro Steps in InAs Nanosheet Josephson Junctions
本文在自支撑InAs纳米片平面约瑟夫森结中实现了栅极可调超流、多重安德烈夫反射和整数夏皮罗台阶，证明该体系是研究二维拓扑超导的理想平台。
2023-04-20 cond-mat.mes-hall
Missing Shapiro steps and the $8π$-periodic Josephson effect in interacting helical electron systems
在时间反演不变的相互作用螺旋电子系统中，两粒子的背散射可以导致带电荷$e/2$的准粒子的形成。我们提出了一种方法来检测这种状态的约瑟夫森效应的存在下的邻近诱导超导。在这种情况下，$e/2$电荷的存在导致约瑟夫森电流的$8 π$周期分量，其可以通过测量约瑟夫森结中的夏皮罗台阶来识别。特别是，我们表明，即使有弱显式时间反演对称性破缺，这使得两个粒子的背散射是一个子领先的效果在低能量，它的存在仍然可以检测到驱动，电流偏置夏皮罗步骤测量。其中一些步骤作为驱动频率的函数的消失与非阿贝尔零能态的存在直接相关。我们认为，这种效果可以在目前最先进的Rashba线测量。
2017-05-22 cond-mat.mes-hall
i-Josephson Junction as Topological Superconductor
我们证明了由两个具有不同配对对称性的超导体形成的超导约瑟夫森结（称为i-约瑟夫森结）的时间反演对称性不可避免地发生破缺。在这种i-约瑟夫森结中，主要的常规约瑟夫森耦合消失了，而由隧穿产生的二阶耦合总是产生具有破缺时间反演对称性的手征超导序。i结中的约瑟夫森频率加倍，即$ω= 4eV /h$。这一结果为设计拓扑超导电性（如具有非零Chern数的d + id'波超导态）提供了一条途径。
2018-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Evolution of ${4π}$-periodic Supercurrent in the Presence of In-plane Magnetic Field
在存在对电流相位关系的4个$π$周期性贡献的情况下，例如在拓扑约瑟夫森结中，期望缺失奇数夏皮罗台阶。虽然在几种材料系统中观察到了缺失的奇夏皮罗台阶，并在拓扑超导性的背景下进行了解释，但它们也在拓扑平凡的结中观察到。在这里，我们研究了这种平凡的失踪奇夏皮罗步骤在铝铟砷结在平面磁场$B^θ$的存在下的演变。我们发现，奇数步骤重新出现在交叉$B^θ$值，表现出面内场角各向异性，取决于自旋轨道耦合效应。我们通过理论分析Andreev束缚态谱和由结的非绝热动力学引起的跃迁来解释这种行为。我们的研究结果突出了复杂的现象，失踪夏皮罗步骤和基本的电流相位关系的平面约瑟夫森结设计实现马约拉纳状态。
2023-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.supr-con
Emergent Interfacial Superconductivity between Twisted Cuprate Superconductors
堆叠的范德华铜酸盐晶体之间的扭曲界面使得能够在面内各向异性超导序参量之间进行可调谐的约瑟夫森耦合。采用一种新的低温组装技术，在Bi_2Sr_2CaCu_2O_（8 +x）晶体之间制备了具有原子级尖锐扭曲界面的约瑟夫森结。约瑟夫森临界电流密度敏感地依赖于扭转角，达到最大值可比的本征结在小扭转角，并抑制了近2个数量级，但仍然有限接近45度的扭转角。通过对分数Shapiro台阶的观察和对Fraunhofer图样的分析，我们证明了在45 °附近剩余的超导相干性是由于库珀对的共隧穿，这是高温拓扑超导性的必要成分。
2021-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Gapless Andreev bound states in the quantum spin Hall insulator HgTe
近年来，由于奇异的新现象及其容错拓扑量子计算的前景，Majorana物理在理论和实验研究中都引起了相当大的关注。为此，人们需要在拓扑绝缘体中设计超导性和电子性质之间的相互作用，但实验工作仍然很少且不明确。在这里，我们报告的实验证据拓扑超导诱导碲化汞量子阱，二维拓扑绝缘体，表现出量子自旋霍尔效应。交流约瑟夫森效应表明，超导电流具有$4π$ -周期性与超导相位差表示的电压阶跃的两倍多夏皮罗步骤。此外，一个异常的SQUID一样的响应垂直磁场表明，这种$4π$周期性的超导起源于位于交界处的边缘上的状态。这两个功能出现最强时，样品被门控对量子自旋霍尔制度，从而提供了证据，诱导拓扑超导量子自旋霍尔边缘状态。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Thermomodulated intrinsic Josephson effect in Kagome CsV3Sb5
本文在Kagome材料CsV3Sb5纳米片中观测到本征直流与交流约瑟夫森效应，发现其类Fraunhofer图案和Shapiro台阶受热循环调制，揭示了动态超导畴的贡献，为手性超导研究及量子器件应用提供了新思路。
2025-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unveiling Topological Hinge States in the Higher-Order Topological Insulator WTe$_2$ Based on the Fractional Josephson Effect
POSTECH（浦项科技大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；Asia Pacific Center for Theoretical Physics（亚太理论物理中心）
通过研究Al-WTe₂-Al近邻约瑟夫森结的肖皮步骤，揭示WTe₂中拓扑铰链态的拓扑性质，为拓扑超导体研究提供新方向。
2025-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
One-dimensional spin-orbit coupled Dirac system with extended $s$-wave superconductivity: Majorana modes and Josephson effects
受拓扑绝缘体边界电子自旋动量锁定的启发，我们研究了一维自旋轨道耦合无质量Dirac电子与$s$波超导配对系统.由于自旋-轨道耦合，我们的模型只有两种线性色散模式，我们把它们看作是向右运动的自旋向上和向左运动的自旋向下。晶格和连续模型进行了研究。在格点模型中，我们发现，一个单一的马约拉纳零能量模式出现在有限系统的每一端，只要$s$波配对具有扩展的形式，与最近邻配对大于现场配对。我们确认这两个数值和分析计算的绕组数。接下来，我们研究了一个具有薛定谔和狄拉克类项的模型的格点版本，发现该模型在拓扑平凡和非平凡相之间存在拓扑转变，这取决于薛定谔和狄拉克项的相对强度。然后，我们研究了一个连续系统组成的两个$s$波超导体与不同相位的配对。值得注意的是，我们发现该系统有一个{\it单一} Andreev束缚态，这是本地化的交界处。当配对相位差跨越$2 π$的倍数时，Andreev束缚态接触超导能隙的顶部并消失，并且从能隙的底部出现不同的状态。我们还研究了在这样的结的交流约瑟夫森效应的电压偏置，既有一个常数$V_0$和一个长期的振荡频率$ω$。我们发现，与标准的约瑟夫森结，夏皮罗高原出现时，约瑟夫森频率$ω_J= 2eV_0/\hbar$是一个合理的分数$ω$。我们讨论的实验，可以实现这样的路口。
2021-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
$\mathbb{Z}_4$ Parafermions \& the $8π$-periodic Josephson effect in interacting Rashba nanowires
我们证明了在具有Rashba自旋轨道耦合和邻近诱导超导的相互作用量子线中出现了满足$\mathbb{Z}_4$仿费米子代数的零能束缚态。这些状态的四重简并性受到时间反演对称性和费米子宇称守恒的保护，并且由于具有电荷$e/2$的分数激发的隧穿而导致约瑟夫森电流的$8 π$周期性。即使在扰动的存在下，我们建议，这种周期性将保持可见的驱动，电流偏置夏皮罗步骤测量当前国家的最先进的拉什巴线。
2016-02-08 cond-mat.mes-hall
Coexisting topological hinges and 1D Rashba states in Bi$_{0.97}$Sb$_{0.03}$ revealed by the Josephson effect
MESA+ Institute, University of Twente（特温特大学 MESA+ 研究所）；Van der Waals–Zeeman Institute, IoP, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学 IoP 范德瓦尔斯-塞曼研究所）
通过约瑟夫森效应研究发现Bi$_{0.97}$Sb$_{0.03}$中存在拓扑棱边态和1D Rashba态，揭示其作为SOTI平台的特性。
2026-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
On the possibility of the fractional ac Josephson effect in non-topological conventional superconductor-normal-superconductor junctions
拓扑超导体支持非阿贝尔统计的马约拉纳费米子目前是一个激烈的理论和实验工作的主题。有人提出，观察半频或分数约瑟夫森效应是一个更可靠的测试拓扑超导性比搜索结束零模式。低能端模可能由于杂质而意外发生。事实上，在半导体纳米线系统中已经观察到分数约瑟夫森效应。本文研究了有限电压下常规s波超导体-正常金属-超导体结中的交流约瑟夫森效应。使用Floquet-Keldysh处理的有限电压结，我们表明，从结耗散的功率，这措施的交流约瑟夫森效应，可以显示在约瑟夫森频率的一半（甚至不相称的分数）的峰值。一个类似的结论是保持夏皮罗步骤测量。交流分数约瑟夫森峰也可以简单地理解为与结的Andreev束缚态谱相关的朗道-齐纳过程。
2012-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Signatures of superconducting Higgs mode in irradiated Josephson junctions
University of Würzburg（维尔茨堡大学）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC)（凝聚态物理中心 (IFIMAC)）；Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ct.qmat（维尔茨堡-德累斯顿卓越集群 ct.qmat）
研究通过微波照射非对称透明约瑟夫森结的传输特性，发现Higgs模式的特征，包括二次谐波电流相位关系的增强及Shapiro步骤中二次谐波的增强。
2025-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Parity-conserving Cooper-pair transport and ideal superconducting diode in planar Germanium
本研究通过改变量子阱与铝的距离调控二维锗空穴气中的诱导超导性，利用SQUID实现了硬超导间隙和电学磁通可调的超导二极管，效率达100%，为硅兼容平台集成自旋量子比特与超导量子比特开辟了路径。
2023-11-16 cond-mat.mes-hall
Period-doubling in the phase dynamics of a shunted HgTe quantum well Josephson junction
本研究通过测量HgTe量子阱分流约瑟夫森结的微波发射，发现分流布线寄生电感导致的倍周期非线性动力学可在半约瑟夫森频率产生额外发射峰，从而模拟拓扑态的$4π$周期性，提示不应将该发射直接作为拓扑超导的证据。
2024-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Highly tunable NbTiN Josephson junctions fabricated with focused helium ion beam
University of Jyväskylä（于韦斯屈莱大学）
本研究通过聚焦氦离子束制备可调谐的NbTiN约瑟夫森结，实现从金属到绝缘相的弱链接调节，适用于超导电子学的多种应用。
2024-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gate-Defined Josephson Junctions in Magic-Angle Twisted Bilayer Graphene
在过去的两年中，魔角扭曲双层石墨烯已经成为一种独特的多功能实验平台，它将金属，超导，磁性和绝缘相结合在单晶中。特别是能够调整超导状态与栅极电压开辟了有趣的前景，新的设备功能。在这里，我们提出了第一个演示的设备的基础上的两个不同的阶段之间的相互作用，在一个单一的魔角扭曲的双层石墨烯晶体的可调区域。我们静电定义了约瑟夫森结的超导区和绝缘区，并观察了可调谐的直流和交流约瑟夫森效应。我们表明，超导性诱导在不同的电子带，并描述在这些频带的交界处的行为，同时考虑到界面效应。观察到Shapiro台阶，AC约瑟夫森效应的标志，并因此观察到约瑟夫森结的形成。这项工作是迈向器件的第一步，其中单独的栅极定义的相关态连接在单晶纳米结构中。我们设想在超导电子学和量子信息技术中的应用，以及在探索魔角扭曲双层石墨烯的超导态的性质的研究中的应用。
2020-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
