Connecting dissipation and phase slips in a Josephson junction between fermionic superfluids
研究了弱耦合超流费米气体间原子约瑟夫森结中耗散的出现。我们发现，涡引起的相位滑移是整个BEC-BCS交叉耗散的主要微观来源。我们探索不同的动力学制度，通过调整两个超流水库之间的偏置化学势。对于小的激发，我们观察到耗散和相位相干共存，与一个电阻电流，其次是定义良好的约瑟夫森振荡。我们链接的结输运性质的相位滑移机制，发现涡旋成核是主要负责所观察到的电导和临界电流的趋势。对于大的激发，我们观察到的两个超流体之间的相干性不可逆的损失，和运输不能只描述在一个不相关的相位滑移图片。我们的发现为研究强关联费米系统中耗散和超流输运之间的相互作用以及非平衡量子系统中的一般概念开辟了新的方向。
2017-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Resonant frequencies and spatial correlations in frustrated arrays of Josephson type nonlinear oscillators
我们提出了一个理论研究的谐振频率和空间相关的约瑟夫森相位阻挫阵列的约瑟夫森结。两种类型的一维阵列，即，钻石和钻石链，进行了讨论。对于这些阵列中的线性政权的约瑟夫森相位动力学的特点是多带色散关系$ω(k)$，和最低的频带成为完全$flat$在一个临界值的挫折，$f=f_c$。在强非线性区域中，这种挫折临界值决定了从非挫折（$0<f<f_c$）到挫折（$f_c<f<1$）区域的交叉。交叉的特点是热力学的空间相关函数的相位顶点，$φ_i$，即$C_p(i-j)=\langle\cos[p(φ_i - φ_j)]\rangle$显示从长到短范围的空间相关性的过渡。我们发现，高阶相关函数，如$p=2$和$p=3$，恢复的长程行为深深的沮丧制度，$f\simeq 1$。对阻挫约瑟夫森结阵列热力学的Monte-Carlo模拟与分析结果符合得很好。
2018-01-11 cond-mat.mes-hall
Josephson physics mediated by the Mott insulating phase
我们研究了玻色子晶格系统的静态和动态性质，其中凝聚相和莫特绝缘相共存，由于存在一个空间变化的潜力。我们制定了这些非均匀系统的描述和计算的散装能源和附近的平衡。我们推导出由莫特绝缘区隔开的不相交超流区之间的约瑟夫森耦合的显式形式。我们得到详细的估计，实验实现的情况下，交替的超流和莫特绝缘球壳在径向对称的抛物约束冷原子系统。
2008-04-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Phase-coherent solitonic Josephson heat oscillator
自其最近的基础，相位相干热电子学已经闪耀着持续的兴趣，产生了许多具体的应用。本研究领域主要是借由掌握约瑟夫森相位差来操控介观超导装置中的热流。在这里，我们介绍了新一代的快速热电子器件，能够通过操纵约瑟夫森涡旋来控制局部热功率和温度，即，孤子虽然大部分关于长约瑟夫森结中约瑟夫森涡旋的显著特征已被广泛研究，但对孤子维持的相干热输运却知之甚少。我们表明，孤子配置决定的结中的温度分布，因此，在对应的每个磁感应孤子，无论是流动的热功率和温度显着增强。最后，我们详细讨论了一个快孤子约瑟夫森热振荡器，它的频率与磁驱动器的振荡频率是一致的。值得注意的是，所提出的热振荡器可以有效地找到作为纳米级热机和相干热机的可调热源的应用。
2018-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Vibration Mode Induced Shapiro Steps and Backaction in Josephson Junctions
本文研究了零温下超导隧道结与机械振子耦合的模型，其中机械振子与隧道电子之间为线性耦合。研究发现，超导体间的约瑟夫森电流受振荡器运动的调制。与谐振器的耦合在约瑟夫森结特征的$I-V$中产生额外的夏皮罗阶跃，其位置由振动模式的频率调谐。我们还发现了一个新的速度依赖项起源于交流约瑟夫森电流的反作用。该项在时间上是周期性的，并且在零偏置电压处消失。
2003-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Optimizing Anharmonicity in Nanoscale Weak Link Josephson Junction Oscillators
约瑟夫森隧道结作为非线性元件广泛应用于低噪声放大器、量子比特等超导电路中。然而，氧化物隧道势垒中的微观缺陷可产生低频和高频噪声，这可潜在地限制谐振电路的相干时间和品质因数。弱连接约瑟夫森结是一个有吸引力的替代品，提供了足够的非线性可以设计。我们计算超导弱链接的电流相位关系，与零温度相干长度的尺寸相媲美，连接到二维和三维超导电极。我们的研究结果表明，50-100 nm长的铝纳米桥连接的三维银行可以用来构建非线性振荡器的分叉放大。我们还表明，在静态电流偏置下，这些振荡器具有足够的非谐能级结构，以形成量子比特。这样的弱连接结为实现灵敏的量子线路提供了一条实用的新途径。
2009-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superfluid Stiffness and Josephson Quantum Capacitance: Adiabatic Approach and Topological Effects
本研究提出统一框架，通过绝热方法将超导系统的超流刚度与量子电容关联于合成空间贝里曲率，揭示其与正常态能带拓扑交叉数相关的拓扑效应，且该效应可在邻近诱导配对的拓扑半金属中实验验证。
2024-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Coherent energy transport in classical nonlinear oscillators: an analogy with the Josephson effect
非平衡态热力学的标准方法用广义力和耦合流来描述输运，一个典型的例子是将温度梯度与热通量联系起来的傅立叶定律。在这里，我们证明了持续的能量流的存在下，在晶格的经典非线性振荡器具有均匀的温度和化学势。在与众所周知的约瑟夫森效应的强烈类比中，电流仅由振荡器之间的相位差产生。这些相起到了额外的摩擦力的作用，使系统失去平衡。我们的研究结果适用于一大类振荡器，并指出新的方法来实际控制耦合电流的传播和整流效应在许多不同的设备。他们还提出了一个简单的，宏观的设置来研究一个现象，迄今为止，只有在微观，量子力学系统中观察到。
2015-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Adiabatic polaron dynamics and Josephson effect in a superconducting molecular quantum dot
本文研究了在低振荡频率绝热极限下，通过与振动模耦合的共振能级（局域Holstein模型）的约瑟夫森电流。半经典理论是适当的，并允许我们考虑任意电子振动耦合的玻恩-奥本海默近似内的振荡器动力学。由此产生的Fokker-Planck方程已在最相关的欠阻尼极限下求解，并产生振荡器分布函数和约瑟夫森电流。值得注意的是，从单阱到双阱行为的有效振荡器势面的转变是可能的，并且可以通过超导相位差的变化来调谐。的约瑟夫森电流示出的电子振动耦合由于强声子本地化附近的潜在表面的底部的影响很弱。
2010-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Single-shot Readout of a Superconducting Qubit using a Josephson Parametric Oscillator
我们提出并证明了一种新的超导量子比特的读出技术，通过色散耦合到约瑟夫森参量振荡器。我们采用了一个可调谐的四分之一波长超导谐振器和调制其谐振频率的两倍，其值与振幅超过阈值的参数不稳定性。我们将量子比特态映射到两个不同的经典参量振荡态：一个振荡态，谐振器中有$185\pm15$光子，另一个振荡振幅为零。这种高对比度避免了随后的量子限制放大器。我们证明了原理证明，单次读出性能，并提出了一个错误预算，表明这种方法可以超过量子计算所需的保真度阈值。
2016-02-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Phase-locking transition in a chirped superconducting Josephson resonator
通过将谐振子耦合到量子系统，可以执行量子非破坏（QND）的色散测量，具有最小的反作用。非线性振荡器具有测量增益的优点，但反作用是什么？超导量子位（量子位）耦合到一个非线性约瑟夫森振荡器的实验，迄今为止，利用开关的振荡器附近的动态分岔的灵敏度，并证明了部分QND测量。与切换过程相关联的详细反作用是复杂的，并且可能最终限制这种测量可以是QND的程度。在这里，我们证明了一个新的动力学效应的约瑟夫森振荡器的分岔可以访问没有切换。当用振幅接近尖锐的锁相阈值的频率啁啾驱动器激励时，振荡器在两个发散轨迹之一中平滑地演化-量子比特状态的指针。观察到的临界行为与理论一致，并提出了一种新的量子态测量模式。
2008-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Weyl singularities in polaritonic multi-terminal Josephson junctions
本文理论研究了腔激子-极化激元形成的5端约瑟夫森结，在4维参数空间中发现外尔点，并建立实空间涡旋与参数空间拓扑的联系，为直接测量拓扑相提供新平台。
2022-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Phase locking in quantum and classical oscillators: polariton condensates, lasers, and arrays of Josephson junctions
我们连接三种现象，其中一个相干的电磁场可以产生：极化子凝聚，相位锁定在阵列的欠阻尼约瑟夫森结，和激光。所有这些现象都是用自旋耦合到单光子模式的Dicke型模型来描述的。这些描述可以通过自旋是量子的还是经典的，以及它们是强阻尼的还是弱阻尼的来区分。
2003-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Low-bandwidth control scheme for an oscillator stabilized Josephson qubit
本文介绍了一种新的约瑟夫森结电路，该电路利用低带宽、近绝热的磁通脉冲实现量子操作。耦合到超导传输线的基模允许量子操作的旋转角的稳定化以对抗通量噪声。一个完整的计划，一个量子比特的旋转，和高可见性拉姆齐条纹振荡，给出。我们表明，高能见度取决于通过一个门户网站中的应用通量的空间，门户网站的宽度是成比例的通量脉冲的斜坡上升率。
2004-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Spin-Orbit induced phase-shift in Bi$_{2}$Se$_{3}$ Josephson junctions
库珀对在两个弱耦合超导体之间的传输产生了超流电流和相位差，即著名的约瑟夫森效应。由于时间反演和宇称对称性，两个超导体之间没有相位差就没有约瑟夫森电流。反过来，当这两个对称性被打破时，在没有相位偏置的情况下可以存在异常超流，或者等价地，在没有超流的情况下可以存在异常相移$φ_0$。本文报道了在面内磁场作用下，由拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$制备的混合约瑟夫森结中的反常相移$φ_0$的观测结果.这种反常相移$φ_0$是通过测量约瑟夫森干涉仪中的电流-相位关系直接观察到的。这一结果提供了一个直接测量的自旋-轨道耦合强度和开放的相位控制约瑟夫森器件的材料与强自旋-轨道耦合的新的可能性。
2019-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Time-resolved statistics of photon pairs in two-cavity Josephson photonics
我们分析了在一个电压偏置的约瑟夫森结与两个电磁振荡器串联的装置中高度非经典微波光子对的产生和发射。调谐外部电压，使得约瑟夫森频率等于两个模式频率之和，每个隧穿库珀对在两个振荡器中都产生一个额外的光子。通过二阶关联函数$g^{(2)}(τ)$和等待时间分布$w(τ)$的单振荡器和交叉振荡器变体，研究了两个振荡器的光子发射事件的时间分辨统计。它们提供了对两个振荡器子系统的强相关量子动力学的深入了解，并揭示了光的多种量子特征，包括强反聚束和维格纳函数中负值的存在。
2017-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Stochastic generation in a Josephson-like antiferromagnetic spin Hall oscillator driven by a pure AC current
该研究通过数值模拟发现纯时谐交流电流可激发类约瑟夫森反铁磁自旋霍尔振荡器的混沌磁化动力学，揭示了随机产生的机制与调控规律，为随机信号自旋电子器件的开发提供了依据。
2023-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Nonlinear microwave response of aluminum weak-link Josephson oscillators
我们提出了在T= 30 mK的驱动响应的6 GHz超导谐振器的电容分流三维（3D）铝纳米桥超导量子干涉器件（nanoSQUID）构建。我们观察到的磁通调制的谐振频率的定量协议与数值计算和近理想的短弱连接结的特点。在强微波激励下，我们观察到稳定的分岔耦合品质因数（Q）的范围从30-3500的设备。在此偏置点附近，观察到增益> 20 dB、带宽40 MHz和接近量子极限噪声性能的参量放大。我们的研究结果表明，三维纳米桥结是有吸引力的电路元件，以实现量子比特。
2011-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Investigation of nonlinear effects in Josephson parametric oscillators used in circuit QED
实验研究了一种基于超导λ/4谐振腔的参量泵浦非线性振荡器的特性。我们提取两个设备的参数。特别是，我们研究了系统中的非线性效应，并与理论进行了比较。Duffing非线性α由振荡器的与探测功率相关的频移确定，而与参量通量泵浦相关的非线性β由参量振荡开始时的泵浦幅度确定。这两个非线性依赖于设备的参数，并可以在现场调整所施加的直流磁通。我们还提出了如何通过增加一个小的直流磁通和一个两倍于泵浦频率的泵浦音调来消除β的影响。
2013-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Antiferromagnetic THz-frequency Josephson-like Oscillator Driven by Spin Current
紧凑和可调谐的室温相干太赫兹频率信号源的发展将为许多新的应用开辟一条道路。现有的基于超导体约瑟夫森结（JJ）、自由电子激光和量子级联的太赫兹频率产生方法需要低温或/和复杂的设置，从而阻碍了这些装置的小型化和广泛使用。我们从理论上证明，双层的重金属（Pt）和双轴反铁磁（AFM）电介质（NiO）可以是一个源的相干太赫兹信号。流动的直流电流驱动的Pt层和沿硬AFM各向异性轴极化的自旋电流激发在AFM中的磁化亚晶格的时间进动的不均匀，由于弱的易平面AFM各向异性的存在。随着Pt层中的驱动电流从$10^8\text{A}/\text{cm}^2$到$10^9\text{A}/\text{cm}^2$，AFM振荡的频率在0.1-2.0 THz的范围内变化。来自AFM的振幅超过1 V/cm的太赫兹频率信号由Pt中的逆自旋霍尔效应拾取。室温AFM太赫兹频率振荡器的操作类似于低温JJ振荡器的操作，其中易平面磁各向异性的能量起约瑟夫森能量的作用。
2016-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
On multicomponent polariton superfluidity in the optical parametric oscillator regime
超流性，即液体或气体以零粘度流动的能力，是集体量子相干性最显著的含义之一。在平衡系统中，如液态4He和超冷原子气体，超流体行为结合了各种相关的现象，如多重连接几何中亚稳态流动的持续性，以及当撞击静态缺陷时无摩擦流动的临界速度的存在。超流行为的这些不同方面之间的联系在显示集体一致性的驱动耗散系统中要不那么清楚，例如微腔极化激元，这就提出了关于它们的并发性的重要问题。通过理论和实验的研究，我们发现在三流体集体相干态（即光学参量振荡器）中驱动的极化激元的情况特别丰富。一方面，自发的宏观相干性的信号和闲置流体的相位锁定已被证明是负责他们的同时量子化流动亚稳性。另一方面，我们在这里表明，泵浦，信号和空闲有不同的响应时，击中静态缺陷，而信号显示几乎没有明显的调制，出现在泵浦和空闲的是由它们的相互耦合，由于非线性和参数化过程。
2015-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Multistability of a Josephson parametric amplifier coupled to a mechanical resonator
本文研究了约瑟夫森参量放大器（JPA）耦合到一个机械振荡器的动力学，如实现与直流超导量子干涉仪（SQUID）与嵌入式活动臂。我们分析了该系统的制度时，机械振荡器的频率是相当的幅度与SQUID的等离子体振荡。当纳米机械谐振器被驱动时，它强烈地影响JPA的动力学。我们发现，这种耦合可以大大修改的动力学JPA和诱导其多稳态，而不是常见的双稳态。如果考虑用于检测机械运动的JPA，则该分析是相关的。
2014-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Easy-Plane Magnetic Strip as a Long Josephson Junction
对存在弱面内各向异性的易平面铁磁体（EPF）中的自旋力矩偏置磁动力学进行了理论研究。虽然这种各向异性破坏了U（1）对称性，从而淬灭了传统的自旋超流性，我们表明，该系统，而不是实现了一个密切的模拟长约瑟夫森结（LJJ）模型。后者的传统磁场和电流控制分别映射到施加在磁条两端的面外自旋力矩的对称和反对称组合上。这表明了在绝缘磁系统中实现超流体传输现象的另一种途径。研究了自旋力矩偏置相图，给出了EPF中静态多畴相的解析解。我们适应现有的LJJ的自洽性方法，开发一个近似的解决方案的EPF动态。LJJ-EPF映射允许我们设想高温下的超导电路功能。结果同样适用于反铁磁体与适当的有效自由能的Néel秩序，而不是磁化。
2018-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Josephson parametric phase-locked oscillator and its application to dispersive readout of superconducting qubits
参量锁相振荡器（PPLO），也称为参变管，是一种谐振电路，其中一个电抗被周期性调制。它可以检测、放大和存储自激振荡两个不同相位形式的二进制数字信号。事实上，使用基于磁性铁氧体环或变容二极管的PPLO作为其基本逻辑元件的数字计算机在20世纪50年代和60年代成功运行。最近，已经在机电谐振器中证明了基本的位操作，并且已经提出了基于光学PPLO的伊辛机。在这里，使用PPLO实现与约瑟夫森结电路，我们演示了微波信号的解调数字调制的二进制相移键控。此外，我们将这种解调能力应用于超导量子比特的色散读出。这种读出方案能够实现快速和锁存型读出，但在量子位耦合到的谐振器中仅需要少量的读出光子，因此具有几种不同方案的组合优势。我们已经实现了高保真度，单次和非破坏性的量子位读出，拉比振荡对比度超过90%，主要受量子位能量弛豫的限制。
2014-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
