Quantized resonant tunneling effect in Josephson junctions with ferromagnetic bilayers
研究一维SF₁F₂S约瑟夫森结，发现低温下F₁/F₂界面势垒诱导量子化共振隧穿效应，改变临界电流振幅与相位，揭示其对不同磁化构型及0/π态电流的调控规律。
2025-08-26 cond-mat.supr-con
Transconductance quantization in a topological Josephson tunnel junction circuit
包含约瑟夫森隧道结的超导电路广泛用于基础研究以及量子信息和磁力测量等领域的应用。约瑟夫森结的量子相干性质使其特别适合于计量应用。约瑟夫森结足以形成量子精密测量三角形的两侧，将频率与电压或电流相关联，但不形成其基极，其直接将电压与电流相关联。我们提出了一个五约瑟夫森隧道结电路，其中同时泵浦磁通和电荷的结果在量子化的单位$4e^2/h = 2e/Φ_0$，库珀对电荷和磁通量子之间的比率。本文用交流约瑟夫森效应驱动的相互缠绕的库珀对泵浦来解释约瑟夫森量子化霍尔电导器件（JHD）。我们讨论的实验实施以及外部参数的最佳配置和可能的误差来源。JHD具有丰富的拓扑结构，并证明约瑟夫森隧道结是通用的，能够通过基本常数将频率，电压和电流相互关联。
2021-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantization of diamagnetic current in a superconducting ring with the Josephson point contact
实验证明，在超导环（电感约为~ 10^-6 H）中由外部磁场激发的抗磁电流的临界值是场强的严格周期函数，尽管夹持触点的微观结构很复杂，但夹持触点具有约瑟夫森接触特性。本文从反磁电流的干涉模型和夹持接触形成的微干涉仪中环流的量化值出发，讨论了这种周期依赖性的原因。
2013-03-18 cond-mat.supr-con
Detection of the phase shift from a single quantized superconducting vortex
超导体中的Abrikosov涡旋携带一个定域在中心的通量量子Phi_0 = hc/2 e，但在超导凝聚体中引起全局的2 pi相位旋转。这种在磁场穿透区域之外的长程规范场是由于阿哈罗诺夫-玻姆效应，这是一种非经典现象，说明了量子力学中势而不是力的重要性。在伦敦规范中，凝聚态的相位由涡旋周围的极角给出。在这里，我们提出的问题，这种相移是否可以通过库珀对干涉测量使用约瑟夫森结作为相敏探测器检测。我们将一个单一的Abrikosov涡旋引入到超导导线中，在导线的边缘制作一个探测器结。我们观察到，涡流引起的约瑟夫森相移等于结长度内的涡流的极角。当涡旋靠近结时，它在约瑟夫森相位差中引起π阶跃，导致结可控且可逆地切换到0 -π状态。这反过来又导致结中通量的不寻常的Phi_0/2量子化。因此，涡旋可以作为量子电子学的可调谐“相位电池”。
2010-03-10 cond-mat.supr-con
Josephson currents induced by the Witten effect
我们揭示了一种新型的拓扑约瑟夫森效应的存在，涉及II型超导体和三维拓扑绝缘体作为隧道结。我们预测，涡线诱导威滕效应的一个变体，这是拓扑绝缘体的轴子电磁响应的后果：在交界处的界面处，每个通量量子获得e/4的分数电荷。因此，如果垂直于结施加外部磁场，则威滕效应在没有任何外部电压的情况下感应AC约瑟夫森效应。我们推导出一些进一步的实验结果，并提出潜在的设置，这些{量子化，通量诱导，威滕}效应可能会被观察到。
2016-10-14 cond-mat.supr-con
Photon assisted tunneling of high order multiple Andreev reflections in epitaxial nanowire Josephson junctions
半导体/超导体混合体表现出一系列现象，可用于新物理学的研究和新技术的开发。因此，了解这种混合物的能量谱的起源是一个至关重要的目标。在这里，我们研究的约瑟夫森结定义的阴影外延InAsSb/Al纳米线。该器件在低温下表现出栅极可调的超电流，在有限的偏压下表现出多重Andreev反射（MAR）。在微波辐射下，MAR的光子辅助隧穿（PAT）在量子化能量处产生特征振荡边带，它依赖于MAR阶数$n$，与最近提出的经典Tien-Gordon方程的修正一致.量子化的能量间距与微波频率的缩放提供了由$n^\mathrm{th}$顺序隧道过程转移的有效电荷$ne$的独立确认。测量结果表明，PAT作为一个强大的方法分配的低能量的混合约瑟夫森器件的光谱特征的起源。
2022-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological transitions in electronic spectra: Crossover between Abrikosov and Josephson vortices
用Bogoliubov-de Gennes理论分析了II型超导体中平面缺陷俘获的涡旋线的电子结构。电子和空穴在缺陷面上的正反射导致了光谱的拓扑跃迁，形成了沿缺陷跳跃或滑动的新型准粒子态。这种拓扑转变似乎是从Abrikosov到Josephson涡旋类型的交叉的初始阶段的标志，揭示了量子化准粒子能级和态密度的特定行为。在所产生的硬和软的差距的增加影响沿缺陷平面和分裂的零偏置异常的隧道光谱特性的涡旋迁移率。
2020-08-17 cond-mat.supr-con
Quantum theory of the Josephson junction between finite islands
Princeton University（普林斯顿大学）
针对传统超导约瑟夫森结有效哈密顿量基于无限大岛假设的局限，研究推导了有限尺寸岛间约瑟夫森结的量子化哈密顿量，并提出可通过测量量子比特频率和电荷极化率的修正来验证该理论。
2025-10-01 cond-mat.supr-con quant-ph
Topological transconductance quantization in a four-terminal Josephson junction
最近，我们预测了四端约瑟夫森结的Andreev束缚态谱可能具有拓扑保护的零能Weyl奇异性，当两个端电压偏置时，这些奇异性以$4e^2/h$为单位表现为量子化态[R. P. Riwar等人，自然通讯7，11167（2016）]。在这里，使用Landauer-Büttiker散射理论，我们数值计算流过这样的结构，以评估观察这种效果的条件。我们表明，电压低于该电压下的量子化是由Andreev束缚态和非弹性弛豫过程之间的非绝热跃迁的相互作用。我们证明了在$10^{-2} Δ/e$量级的电压下可以观察到超导体的拓扑量子化，$Δ$是导线中的超导能隙。
2017-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Phase dynamics in an AC driven multiterminal Josephson junction analogue
在交流驱动的情况下，多端约瑟夫森结表现出逆交流约瑟夫森效应，其中每个结的超导相的振荡可以锁定在彼此上或锁定在外部驱动上。这些不同的锁相状态之间的竞争导致在一个复杂的阵列的量化电压平台，其稳定性强烈依赖于电路参数的分流结。这个相图不能单独探索与低温传输实验，给定的参数空间的宽度，所以我们提出了一个容易调谐的模拟电路，其动态特性模拟的三端结。我们专注于观察的多端逆AC约瑟夫森效应，我们讨论了如何识别Shapiro步骤与每个三个结以及它们的四重态。在强过阻尼网络中，我们只观察到整数相位锁定态，但当结的品质因数增加时，也会出现分数Shapiro阶跃。最后，我们讨论了横向耦合在结同步中的作用。
2022-08-17 cond-mat.supr-con
Evidence for Supercurrent Quantization in Interfacial Josephson Junctions
我们观察到一系列的不连续性，在上述间隙的电流/电压特性的高透射Nb/Si超导体/半导体界面。每个开关发生时的偏置作为温度和磁场的函数以量化步骤减小。观察到的步长对于两个依赖关系是相同的。我们建议，步骤对应于超导量子化通过颗粒约瑟夫森结附近的界面形成。
1997-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electrically Tunable Macroscopic Quantum Tunneling in a Graphene-based Josephson Junction
石墨烯基约瑟夫森结中的随机开关电流分布呈现出从经典到量子的过渡，揭示了低温下约瑟夫森相粒子的宏观量子隧穿（MQT）现象.微波光谱测量表明，在搓板势阱中，通过离散的能级发生多光子吸收过程。MQT的交叉温度和量子化的能级间距由门电压控制，这意味着它的潜在应用门可调超导量子比特。
2011-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Conductance quantization in topological Josephson trijunctions
在两个超导体之间的结中流动的约瑟夫森电流是宏观量子相干性的显著表现，在计量学和量子信息中具有应用。这种平衡电流与结中Andreev态的形成有关，Andreev态的能量周期性地依赖于超导相位差。拓扑学成为预测Andreev态奇异性质的指南。特别是，拓扑超导体在其末端具有马约拉纳模式。然后，在与这样的引线的结中，两个马约拉纳模式的杂交导致Andreev状态与其能量相位依赖性的周期加倍。此外，拓扑保护的交叉点之间的Andreev状态的结有两个以上的引线可以通过一个量化的量子化的量子化。这一预测激发了最近制造多终端连接的努力。在这里，我们结合这两种拓扑效应来预测一个强大的非零量化的三角形拓扑线索。这种装置被设想通过它们的编织来揭示马约拉纳状态的任何性质。我们的预测可以用来评估一个给定的结确实适合执行其编织功能。
2021-06-03 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
Charging effects in the inductively shunted Josephson junction
用于分流约瑟夫森结的阻抗的选择决定了通过电路传输的电荷是否被量化：电容性分流器使电荷离散，而电感性分流器导致连续电荷。这种差异导致了大电感L极限的矛盾。我们表明，虽然电容和电感分流结的能谱有很大的不同，它们的高频响应变得相同的大L。因此，电感分流打开了观察不受电荷噪声阻碍的充电效应的可能性。
2009-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Geometry controlled superconducting diode and anomalous Josephson effect triggered by the topological phase transition in curved proximitized nanowires
我们研究了弯曲半导体纳米线中约瑟夫森输运的关键特性。基于Bogoliubov-de Gennes方程的数值模拟和分析估计的框架内，我们发现的基态相位差$φ_0$之间的超导导线调谐的自旋分裂场$h$驱动系统从拓扑平凡的非平凡的超导状态。相位$φ_0$对于相当小的$h$消失，在拓扑转变周围的一定场范围内增长，然后在Kitaev区域中在大的$h$处饱和。亚能隙和连续准粒子能级都是造成上述反常约瑟夫森相行为的原因。结果表明，交叉区的$φ_0(h)$依赖性揭示了自己的超导二极管效应。由此产生的可调谐相位电池可以用作Majorana网络中拓扑跃迁的探针，并且可以成为各种量子计算设备的有用元件。
2021-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Attractive interaction between superconducting vortices in tilted magnetic fields
高T $_c$超导体的许多实际应用涉及层状材料和相对于层在任意方向上施加的磁场。当各向异性非常大时，库珀对电流可以在层内或垂直于层循环。因此，倾斜的磁场导致约瑟夫森和阿布里科索夫涡旋的交织晶格，分别在层间和层内具有量子化循环。在这种交织的晶格中的输运已经被详细研究，但直接观察和操纵涡旋仍然具有挑战性。在这里，我们提出了在倾斜磁场中的极准二维超导体$Bi_{2}Sr_{2}CaCu_{2}O_{8}$的磁力显微镜实验。我们在约瑟夫森涡之间触发Abrikosov涡运动，发现不同层的约瑟夫森涡可以相互叠加。我们的测量结果表明，由于Abrikosov和Josephson涡旋之间的相互作用，在倾斜磁场中的交织晶格本质上可以很容易地操纵。
2019-01-20 cond-mat.supr-con
Logarithmically slow heat propagation in a clean Josephson-junction chain
Dipartimento di Fisica “E. Pancini”, Università di Napoli Federico II（那不勒斯费德里科二世大学物理系）
研究显示，在清洁的约瑟夫森结链中，热传播呈现对数缓慢特性，而非扩散，这一现象在经典玻璃哈密顿系统中也观察到。
2026-02-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.supr-con
Quantized Hall Effect Phenomena and Topological-Order in 4D Josephson Junction Arrays in the Vicinity of a Quantum Phase Transition
近年来，量子霍尔效应（QHE）在复（C）、四元数（H）和八元数（O）紧（规范）李代数域中的数学框架下得到了从二维到四维和八维的推广。正如二维电子气体中的QHE可以用属于第一类的陈氏数拓扑不变量来理解，4D和8D中的QHE可以用属于第二类和第四类的陈氏数拓扑不变量来理解。研究表明，二维量子HE现象与约瑟夫森结阵列（JJAs）的拓扑有序基态有关，JJAs映射到阿贝尔规范理论上，该理论具有描述电荷-涡旋耦合的周期性拓扑项。在这些2D JJA中，磁点缺陷和库珀对电荷通过电磁对偶性（Montonen-Olive）彼此对偶。这导致了在“自对偶”临界点处的相位相干超导体和双相位非相干超绝缘体基态之间的量子相变。本文将玻色-爱因斯坦凝聚体的拓扑有序化框架推广到与四维量子理论相关的四维四元数有序系统。这是通过引入一个非阿贝尔拓扑项来实现的，该项描述了第三同伦群点缺陷（如广义磁涡旋）和库珀对类电荷之间的耦合。属于第三同伦群的点缺陷与电荷激发是对偶的，这导致在“自对偶”临界点处在取向有序和取向无序基态之间表现出量子相变。在这个“自对偶”临界点附近的阻挫基态，其特征在于属于第二类陈式的全局拓扑不变量。
2019-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci 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
Weyl nodes in Andreev spectra of multiterminal Josephson junctions: Chern numbers, conductances and supercurrents
我们考虑介观四端约瑟夫森结，研究Andreev子带的涌现拓扑性质。我们使用的Wigner-Dyson类散射矩阵的带色散的约束分析。当超导导线正常区的散射矩阵与能量无关时，Andreev谱的行列式公式可化为一个回文方程，该方程有一个完整的解析解。带拓扑表现为外尔节点的外观，作为单极有限贝里曲率。相应的通量量化的陈数转化为一个量化的非局部电导，我们明确计算的时间反演对称散射矩阵。拓扑制度也可以确定的超导约瑟夫森电流相位关系表现出明显的非解析行为和不连续性附近的外尔点，可以在实验中可控地访问。
2017-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Multi-terminal Josephson junctions as topological materials
拓扑材料及其不寻常的输运性质是现代实验和理论研究的焦点。它们的拓扑性质源于由材料的原子组成确定的能带结构，因此难以调谐，并且自然地限于$\leq3$维度。在这里，我们表明，$n$终端约瑟夫森结与传统的超导体可以提供一个简单的实现可调拓扑材料在$n-1$尺寸。对于$n\geq 4$，结的Andreev子能隙谱可以容纳$n-1$独立超导相空间中的Weyl奇异性，它起着带结构准动量的作用。这些外尔奇点的存在使得拓扑转变成为可能，实验上表现为两个电压偏置引线之间的量化的π的变化，量化单元为$2e^2/(π\hbar)$。
2015-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Linear response theory of Josephson junction arrays in a microwave cavity
最近的实验约瑟夫森结阵列（JJAs）在微波腔开辟了一个新的途径，调查这些设备的性能，同时最大限度地减少来自测量设备本身的外部噪声量。这些实验已经显示出探测JJA中多体量子效应的希望。在这项工作中，我们开发了一个一般的理论描述，这样的实验，推导出一个量子相位模型的平面JJAs包含量子化涡旋。该模型的动力学磁化率计算为一些简单的电路，和签名的额外的涡流注入确定。退相干的影响被认为是通过Lindblad主方程。
2019-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Edge dependence of the Josephson current in the quantum Hall regime
Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
研究通过对比不同边缘结构的石墨烯 Josephson 接头，揭示了量子反磁态通过反向传播的量子反磁边缘态介导 Andreev 绑定态，从而实现 Josephson 耦合机制。
2025-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Analogy Between Periodically Driven Josephson ac Effect and Quantum Hall Effect
结合流体动力学的相位滑移几何和半经典的Josephson-RCSJ公式，将周期性驱动的Josephson交流效应与量子霍尔效应进行类比.这两种宏观量子效应都是由一维线性涡旋-电子相对运动引起的。量子化霍尔电阻的IQHE和EQHE的机制是统一的约瑟夫森振荡的锁相动力学下，周期性地驱动的相干霍尔电流的电子波，与时间平均频率比起填充因子倒数的作用。支持这种情况下，以及必要的未来调查的实验证据进行了评论。
1998-01-16 chao-dyn cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Berezinskii-Kosterlitz-Thouless transition of two-component Bose mixtures with inter-component Josephson coupling
本文研究了二维二元玻色混合物的Berezinskiii-Kosterlitz-BKT跃迁。当两个分量的相位解耦时，每个分量的半量子化涡旋-反涡旋对诱导两步BKT跃迁。另一方面，当两个组分的相位通过组分间的约瑟夫森耦合同步时，每个组分的两种涡旋结合形成一个分子，在这种情况下，我们发现只有一个由分子-反分子对引起的BKT跃迁。我们的结果可以通过两个弱连接玻色系统，如具有拉比振荡的两组分超冷稀玻色混合物和多带超导体来检验。
2019-08-21 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con hep-th
Quantum Phase in Nanoscopic Superconductors
利用赝自旋表象和SU（2）相位算符，我们引入了一个复参数来刻画无限和有限超导系统。而在批量限制的参数变得相同的传统的序参量，在纳米级的限制，其模量减少到数奇偶效应参数和其相位离散值。我们计算了约瑟夫森耦合能，并表明在体超导体中它再现了传统的表达式，在纳米极限下它导致量子化的约瑟夫森效应。最后，我们研究了具有固定电子数的超导体中的相流或双约瑟夫森效应。
2003-06-25 cond-mat.supr-con quant-ph
Wireless Josephson Junction Arrays as Tunable Metamaterials: Inducing Discrete Frequency Steps with Microwave Radiation
我们报告低温，微波传输测量一个新的可切换和可调类的非线性超材料。将约瑟夫森结（JJ）的无线二维阵列作为超材料进行探测，其中阵列中的每个元胞被认为是一个元原子。在微波存在的情况下，这种由30，000个连接的元原子组成的紧凑超材料阻止了库珀对的流动，从而在我们测量的最低温度下产生具有2800的品质因数的单一鲁棒谐振信号。传输信号被打开和关闭，其幅度和频率随温度、入射射频功率或直流磁场而调谐。令人惊讶的是，将入射射频功率增加到阈值以上会导致谐振分裂为多个离散谐振，这些谐振在宽温度窗口的240 MHz范围内延伸。我们认为，这种效果是一个新的化身的逆交流约瑟夫森效应的约瑟夫森等离子体频率锁定到射频驱动频率产生量化的频率阶跃，而不是电压阶跃，在没有直流偏置。
2015-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting junction of a single-crystalline Au nanowire for an ideal Josephson device
我们报告的单晶金纳米线，连接到铝电极的超导结的制造和测量。电流-电压特性曲线显示出明显的超导转变温度以下的Al和量子化的电压平台上的应用微波辐射的超导分支，从约瑟夫森关系预期。在正常金属（Au）和超导体（Al）之间的界面处形成非常接近理想极限1的高度透明（0.95）接触。非常高的透明度归因于Au纳米线的单一结晶性和Au与Al之间形成的无氧化物接触。差分电导的子隙结构很好地解释了介观约瑟夫森结的标志--相干多次Andreev反射（MAR）。这些观察结果表明，单晶Au纳米线可用于开发利用相干电输运的新型量子器件。
2011-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Vortex detection and quantum transport in mesoscopic graphene Josephson junction arrays
我们研究了介观约瑟夫森结阵列通过图案化单层石墨烯上的超导磁盘，集中在这些设备的高$T/T_c$制度和现象，有助于超导玻璃态扩散阵列。我们观察到的功能在磁导合理分数的磁通量子每个阵列单元格，我们归因于磁通量子化的涡旋的形成。应用领域的功能发生很好地描述了金斯堡-朗道模拟，考虑到在阵列中的单元格的数量。我们发现，在超导体的临界温度和磁场以下，平均电导和普适电导涨落都增强，远离石墨烯狄拉克点的增强更大.
2015-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Novel Josephson Junction Geometries in NbCu bilayers fabricated by Focused Ion Beam Microscope
我们探索新的结配置作为我们建立的基于聚焦离子束的低TC SNS结制造技术的延伸。通过在125 nm Nb-75 nm Cu双层中铣削圆形沟槽（直径1微米，宽度50 nm），我们定义了通过正常金属阻挡层连接到膜的主体并且通过超导膜完全封闭在平面内的超导岛。可以通过在器件上沉积绝缘层并向下钻一个0.3微米直径的孔到岛以允许沉积Nb通孔来探测圆形结的特性。在4.2K下研究了器件行为。观察到了类似SNS的电流电压特性和Shapiro台阶。正是在磁场行为方面，该器件表现出新颖的特性：由于该器件完全封闭在II型超导体中，当垂直于薄膜平面施加磁场时，只有量子化的磁通量可以进入结。因此，当施加的磁场增加时，结临界电流不变，然后一旦通量量子进入（接近膜的较低临界场的预期值），结临界电流就突然被抑制。
2001-08-25 cond-mat.supr-con
Comparative study of macroscopic quantum tunneling in Bi_2Sr_2CaCu_2O_y intrinsic Josephson junctions with different device structures
研究了两种器件结构的$_2$ $_2$ O $_y$本征约瑟夫森结（IJJ）的宏观量子隧穿（MQT）.一种是只有两个或三个IJJ的纳米厚小台面结构，另一种是在窄桥结构上堆叠数百个IJJ。实验结果表明，对于单约瑟夫森结，从零电压状态开始的第一次开关事件的开关电流分布与传统理论吻合较好，表明前一种器件结构从热激活到MQT区的交叉温度与后一种器件结构一样高。结合MQT机制中量子化能级之间的多光子跃迁的观察，这些结果强烈地表明，所观察到的MQT行为是高$T_c$铜酸盐中单个IJJ所固有的，与器件结构无关。从第一电阻状态的第二切换事件的切换电流分布，这是仔细区分从第一切换，也比较了两个器件结构之间。尽管在热传递环境的差异，两个设备的第二切换事件被发现显示出类似的温度无关的行为高达比第一切换的交叉温度高得多的温度。我们认为，它不能解释的自加热由于耗散电流后的第一次切换。作为可能的候选者，MQT过程的第二开关和电子温度的有效增加，由于准粒子注入进行了讨论。
2009-03-09 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
Topological supercurrents interaction and fluctuations in the multiterminal Josephson effect
本文研究了拓扑超导体多端结中的约瑟夫森效应。我们使用的超导约束散射矩阵的方法来推导出一个多维的超导相位差参数空间中的紧急子间隙Andreev束缚态的带色散。我们发现不同的拓扑保护带交叉，作为单极有限贝里曲率。特别地，在四端结中，$2π$和$4π$周期性能级的混合导致有限能量Majorana-Weyl节点的出现。结中的这种拓扑状态可以通过测量相应能带的陈数的量化非局域电导来表征。此外，我们还计算了多端接触中拓扑超电流的电流相位关系、方差和互相关，并讨论了这些输运特性的普遍性。在技术层面上，这些结果是通过在描述结的散射矩阵的圆形系综的组上积分而获得的。我们简要地讨论了我们的研究结果的上下文中观察到的波动的拓扑平面约瑟夫森结的临界电流的栅极依赖性和评论的可能性奇偶校验测量的开关电流分布在多端马约拉纳结。
2019-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Emergent Network of Josephson Junctions in a Kagome Superconductor
Huygens-Kamerlingh Onnes Laboratory, Leiden University（莱顿大学休厄斯-卡默林·昂内斯实验室）；MESA+ Institute for Nanotechnology, University of Twente（特温特大学 MESA+ 纳米技术研究所）；Materials Department, University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校材料系）；Faculty of Physics, Ludwig-Maximilians-University Munich（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学物理学院）；Center for Nano Science (CeNS), Ludwig-Maximilians-University Munich（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学纳米科学中心）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST), Ludwig-Maximilians- University Munich（慕尼黑量子科学与技术中心）
研究揭示了Kagome超导体中Josephson结网络的形成机制，通过射频辐射观测到量子Shapiro步，证明了其复杂网络结构和局部化特性，为理解AV3Sb5家族超导性提供新途径。
2026-04-02 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
3-junction SQUID rocking ratchet
我们调查3结SQUID显示电压整流，如果偏置与交流电流驱动器与零均值。整个SQUID的约瑟夫森相位经历了一个有效的棘轮电位，该设备作为一个有效的摇摆棘轮，实验证明绝热和非绝热驱动频率。对于高频驱动器，整流电压由于相位动态与外部驱动器的同步而被量化。实验数据与包括热涨落在内的数值模拟结果吻合得很好。
2005-08-24 cond-mat.supr-con
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
Theory of reentrant superconductivity in Corbino Josephson junctions
Cornell University（康奈尔大学）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Harvard University（哈佛大学）；Sungkyunkwan University (SKKU)（成均馆大学）；Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院）；John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院）；Columbia University（哥伦比亚大学）
研究Corbino Josephson结中临界电流随磁通振荡的现象，发现非圆形结表现出与角数相关的重入超导，且拓扑情形下周期减半。
2026-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
A minimal model of an artificial topological material realized in a two-terminal Josephson junction threaded by Aharonov-Casher fluxes
本研究提出受双Aharonov-Casher通量作用的两端Josephson结最小模型，通过绝热调控参数并测量电流定义运动学曲率，以探测合成布里渊区中Weyl节点的拓扑电荷，为人工拓扑材料研究提供新方案。
2024-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Field theoretical model of multi-layered Josephson junction and dynamics of Josephson vortices
多层约瑟夫森结建模的背景下的场论，和约瑟夫森涡旋内绝缘体的动力学进行了研究。本文从复标量场和实标量场耦合U（1）规范场的理论出发，在复标量场之间引入弱的约瑟夫森耦合，其中U（1）规范场允许平行的$N-1$畴壁解。$N-1$畴壁表现为隔离$N$超导体的绝缘体，其中一个复数标量场具有间隙。我们构造有效的拉格朗日域壁，这减少到一个耦合的正弦戈登模型以及分离的墙壁，然后我们构建正弦戈登孤子出现在一个有效的理论，我们确定约瑟夫森涡旋携带单量子化磁通量。当两个相邻的超导体趋向于具有相同的相位时，基态不随畴壁的位置而改变。另一方面，当两个相邻的超导体倾向于具有$π$ -相位差时，基态具有取决于畴壁位置的相变;当两个畴壁彼此靠近时，由于除了薄超导体之外的两个超导体之间的耦合而发生阻挫。对于由两个绝缘体隔开的三个超导体的情况，我们发现对于前一种情况，不同绝缘体上的两个约瑟夫森涡旋之间的相互作用改变了它的性质，即，吸引或排斥，这取决于畴壁的位置。在后一种情况下，当两个简并基态因电荷对称性自发破缺而出现时，会出现分数约瑟夫森涡旋，并且约瑟夫森涡旋的数目随畴壁的位置而变化.我们的预测应该在多层约瑟夫森结中得到验证。
2016-09-25 cond-mat.supr-con hep-ph hep-th
Superconducting triode effect in a quantum-dot Josephson junction with a biased top gate
Nankai University（南开大学）；Fudan University（复旦大学）；Peking University（北京大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本文提出在非对称量子点约瑟夫森结中通过顶栅打破宇称对称性，实现可调谐的超导三极管效应，并展示了高度不对称的Shapiro台阶以实现全量子化超流整流。
2026-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Reentrant superconductivity and superconductor-to-insulator transition in a naturally occurring Josephson junction array tuned by RF power
本研究在天然约瑟夫森结阵列结构的颗粒铝系统中，发现射频功率可调控随温度和磁场变化的重入超导现象，实现超导态到绝缘态的切换，揭示了多体关联效应，可作为凝聚态复杂现象的量子模拟器。
2025-09-02 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Limits of Thermal Conductance Quantization in Chiral Topological Josephson Junctions
Julius-Maximilians-Universität Würzburg（维尔茨堡大学）；University of Augsburg（奥格斯堡大学）
研究揭示了在 chiral 超导约瑟夫森结中，通过调控动量空间结构和几何参数，可实现热导量子化与非局部电导的调控。
2026-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson junctions of multiple superconducting wires
我们研究了Andreev束缚态和Josephson电流在$N$超导导线的结中的频谱，该超导导线可能具有$s$ -或$p$ -波配对对称性，并开发了一种基于散射矩阵的形式主义，使我们能够解决跨这种结的传输。对于$N \ge 3$，这是众所周知的，贝里曲率项有助于约瑟夫森电流，我们图表的情况下，这些条款可以有相对较大的影响。对于一个系统的三个$s$ -或三个$p$ -波超导体，我们提供了解析表达式的Andreev束缚态能量和研究约瑟夫森电流响应于一个恒定的电压施加在一根导线，我们发现，在零温度下的集成的量子化的整数倍的$4e^2/h$，其中$e$是电子电荷和$h = 2π\hbar$是普朗克常数。对于一个正弦电流与频率$ω$施加在结中的导线之一，我们发现，夏皮罗平台出现在时间平均电压$\langle V_1 \rangle$在该导线的任何合理的分数倍（相比之下，只有整数倍，在两个导线的结）的$2e \langle V_1 \rangle/(\hbar ω)$。我们还使用我们的形式主义研究两个$p$和一个$s$波线的交界处。我们发现，相应的Andreev束缚态能量依赖于自旋的Bogoliubov准粒子，这产生了净磁矩在这样的结。这些磁矩的时间变化可以通过跨结的外部施加电压来控制。我们讨论可能检验我们理论的实验。
2018-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Steering and Local Tunneling Signatures of Majorana Corner Modes in Altermagnetic Josephson Junctions
Guangdong Basic Research Center of Excellence for Structure and Fundamental Interactions of Matter, Guangdong Provincial Key Laboratory of Quantum Engineering and Quantum Materials, School of Physics, South China Normal University（华南师范大学物理学院）；Guangdong-Hong Kong Joint Laboratory of Quantum Matter, Frontier Research Institute for Physics, South China Normal University（华南师范大学前沿物理研究院）
提出利用相位偏置的交错磁约瑟夫森结，通过超导相位差和奈尔矢量方向独立调控边界质量，实现马约拉纳角模式在固定器件角点间的确定性空间重定位，并产生控制相关的电导开关特征以区分拓扑态。
2026-11-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Superconducting Neuromorphic Computing Using Quantum Phase-Slip Junctions
基于量子相位滑移结（QPSJ）的超导电路可以传导量子化的电荷脉冲，这自然类似于生物神经元产生的动作电位。作为两个神经元之间的加权连接工作的对应突触电路也可以通过包括QPSJ和磁约瑟夫森结（MJJ）的电路来实现，作为用于量化电荷传播的电荷调制的手段。在本文中，我们提出了基本的神经形态组件，如基于超导QPSJs和MJJs的神经元和突触电路。使用的SPICE模型开发的QPSJs，神经元和突触电路已在WRSPICE模拟，以证明可能的操作。我们提供的QPSJ能量耗散和操作速度的基础上使用简单的模型计算的估计。还简要讨论了该技术的实施所面临的挑战。
2018-12-13 cond-mat.supr-con cs.ET
Baryonic Bound State of Vortices in Multicomponent Superconductors
我们在具有内禀约瑟夫森耦合的三组分超导体中构造了三个1/3量子化的约瑟夫森耦合涡旋的束缚态，这可能与铁基超导体有关。我们发现一个Y形的三个域壁连接三个漩涡，类似于重子束缚态的三个夸克在QCD。Y结的出现（而不是三角结）意味着在超导体和QCD的两种情况下，束缚态都是由真正的三体相互作用描述的（而不是两体相互作用的总和）。我们还讨论了禁闭/解除禁闭相变。
2012-07-30 cond-mat.supr-con hep-ph hep-th
Full capacitance-matrix effects in driven Josephson-junction arrays
在考虑全电容矩阵效应的电容并联结（RCSJ）模型中，研究了周期性约瑟夫森结阵列对外部电流的动态响应。我们定义和研究三种不同的模型的电容矩阵$C_{\vec{r},\vec{r}'}$：模型A只包括互电容;模型B包括互电容和自电容，导致指数屏蔽的静电场;模型C包括一个密集的矩阵$C_{\vec{r},\vec{r}'}$，这是近似构造从两个圆盘的有限半径和厚度之间的电容的精确解析解的叠加。在后一种情况下，静电场代数地衰减。为了比较，我们还评估了完整的电容矩阵使用麻省理工学院的fastcap算法，良好的小晶格，以及相应的连续有效介质的分析评估的有限电压盘内的零电位平面。在所有情况下，有效的$C_{\vec{r},\vec{r}'}$随距离代数衰减，具有不同的功率。然后，我们计算了所有型号的DC+AC电流的电流电压特性。我们发现，有新的巨大的电容分数步骤中的I-V的模型B和C，强烈依赖于所涉及的筛选量。我们发现，这些分数步骤的量化单位成反比的晶格尺寸和依赖于$C_{\vec{r},\vec{r}'}$的属性。我们还表明，电容的步骤是不相关的涡旋振荡，但在晶格中的几行局部屏蔽锁相。这些结果可能的实验相关性进行了讨论。
1998-05-25 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Charge-based superconducting digital logic family using quantum phase-slip junctions
主要涉及约瑟夫森结的超导数字计算系统正被积极地寻求作为用于千万亿次和亿亿次计算机的基于CMOS的技术的高性能和低能耗替代方案，尽管在克服实际实现这些技术的障碍方面仍然存在若干挑战。在本文中，我们提出了另一种超导逻辑结构：量子电荷为基础的逻辑电路使用量子相位滑移结，这已被确定为双设备约瑟夫森结。利用量子相位滑移的逻辑实现的基本原则，提出了在模拟的帮助下，SPICE模型，已开发的量子相位滑移结构。介绍了构成复杂逻辑电路设计模块的电路元件。两种不同的逻辑门设计：或门和异或门，以展示使用的积木介绍。
2018-01-02 cond-mat.supr-con cs.ET physics.app-ph
Experimental evidence for topological phases in the magnetoconductance of 2DEG-based hybrid junctions
虽然到目前为止，认为面外磁场的应用对于人工设计的混合超导-半导体结中的马约拉纳相的形成是有害的，但是最近的几项理论研究已经发现它在建立这样的拓扑相1-5中确实有用。基于二维电子气（2DEG）的混合结在完全面外磁场下的磁导中，出现了量子化平台的Majorana相.在2DEG中的大的横向Rashba自旋轨道相互作用，以及强的磁轨道效应，产生拓扑相变到非平凡相托管Majorana模式。这种马约拉纳模式形成在具有混合超导体-半导体完整性的2DEG基导线的端部。在这里，我们报告的实验观察约瑟夫森结，基于In0.75Ga0.25As 2DEG，通过扫描面外磁场小到0 < B（mT）< 100和探测的电导突出的特征量化的磁导平台。我们的方法对（i）创建和检测的拓扑相位在小的平面外磁场，和（ii）集成的阵列的拓扑约瑟夫森结在一个单一的芯片铺平了道路，可扩展的量子集成电路的发展，其潜在的应用容错量子处理和计算。
2020-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
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
Quantum supercurrent transistors in carbon nanotubes
纳米结构中的电子输运受超导引线的影响很大。如果纳米结构和超导体之间的界面足够透明，则由于约瑟夫森效应，无耗散电流（超导电流）可以流过器件。约瑟夫森耦合，通过零电阻超导电流测量，已获得通过隧道势垒，超导收缩，正常金属，和半导体。耦合机制从隧穿到Andreev反射。后一个过程总是通过具有连续态密度的正常型系统发生。在这里，我们研究了通过离散态密度流动的超电流，即，放置在超导电极之间的量子点或人造原子的量子化单粒子能量状态。为此，我们利用有限尺寸的碳纳米管（CNT）的量子特性。通过栅电极，连续的离散能态被调谐为与超导引线中的费米能量共振的ON和OFF，从而导致临界电流的周期性调制以及正常状态下的电导与超导电流之间的非平凡相关性。我们发现，与现有的理论很好的协议，临界电流和正常状态电阻的产品成为一个振荡函数，在以前探索的制度是恒定的。
2006-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Type-II Bose-Mott insulators
玻色子形成的Mott绝缘态在固态He-4、冷原子系统、约瑟夫森结网络和欠掺杂的高温超导体中普遍存在。我们预言，在接近量子相变到超导态时，莫特绝缘体并不像通常认为的那样毫无特征。在三维空间中，有一个到低温状态的相变，在低温状态下，在外部电流的影响下，实现了由规则的“线”阵列组成的超导状态，每条线都携带量子化的超导通量。这种“II型莫特绝缘体“的预测是从场论的弱-强对偶性得出的，表明这种”电流晶格“是正常超导体中著名的磁通量的Abrikosov晶格的对偶。我们认为，这可以利用实验研究是否存在预成型的库珀对在高温超导体。
2012-09-25 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Topological Andreev Rectification
本文提出拓扑 Andreev 整流理论，证明在更宽、更现实的 Josephson π 结中整流电导仍可稳健量子化，并通过数值模拟表明其可在 InAs 量子阱和石墨烯等材料中实验观测。
2023-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
