Multivalued current-phase relationship in a.c. Josephson effect for a three-dimensional Weyl semimetal WTe$_2$
我们实验研究了两个超导铟引线之间的电子输运，耦合到一个单一的WTe $_2$晶体，这是一个三维Weyl半金属。在微波辐照下，通过观察整数（1，2，3）和分数（1/3，1/2，2/3）Shapiro台阶，我们证实了5~ $μ$ m In-WTe $_2$ -In长结中的约瑟夫森电流.分数交流的演示约瑟夫森效应表明了电流-相位关系的多值性，我们将其与外尔拓扑表面态对约瑟夫森电流的贡献联系起来。与拓扑绝缘体和狄拉克半金属相反，我们没有观察到交流中的$4π$周期性。研究了WTe $_2$在不同频率和功率下的约瑟夫森效应，这可能反映了Weyl半金属费米弧表面态的手征特征。
2018-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum anomaly and anomalous Josephson effect in inversion asymmetric Weyl semimetals
本文研究了在时间反演对称（TRS）或时间反演对称破缺倾斜下的反转非对称外尔半金属约瑟夫森结的外尔谱。我们发现，这两种类型的倾斜在Weyl节点导致约瑟夫森$0$ - $π$转变和零偏压谷/手征超电流。引人注目的是，TRS倾斜引起了一个纯谷约瑟夫森电流（VJC）和TRS打破倾斜诱导纯手征约瑟夫森电流（CJC）在这个系统中。VJC和CJC是谷对称破缺和$\mathbb{Z}_2$对称破缺的表现。我们得到的反转的纯VJC和纯CJC，即使在零偏置条件下，可控的结长。我们的谷和手性依赖的输运在一个反转不对称Weyl半金属结的可控性分析可以允许在谷电子学和手性电子学，分别应用。倾斜诱导约瑟夫森效应为超导$0$ - $π$跃迁提供了一条不同于传统铁磁性约瑟夫森结的途径，传统铁磁性的约瑟夫森结需要自旋极化.在长结和零温度极限，VJC和CJC与量子异常，这是通过在TRS和TRS打破倾斜的情况下，分别表现在电流的不连续跳跃。
2021-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Josephson current signatures of the Majorana flat bands on the surface of time-reversal-invariant Weyl and Dirac semimetals
线性约瑟夫森结介导的表面状态的时间反演不变的外尔或狄拉克半金属本地化马约拉纳平坦带的时间反演对称性的保护。结果表明，约瑟夫森电流在$π$相位差处表现出不连续的跳跃，这可以作为Majorana带的实验特征。跳跃的幅度与结宽度和外尔节点之间的动量空间距离成正比。它还表现出一个特性依赖于结的方向。我们证明了跳跃对非零温度和弱非磁无序的影响是鲁棒的。
2017-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Classification of Weyl point trajectories in multi-terminal Josephson junctions
该研究考察多端约瑟夫森结中Weyl点的动力学性质，通过外部参数调制使其轨迹成对产生与湮灭，并利用陈数和相图对闭合与开放轨迹进行分类。
2025-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fock-state stabilization and emission in superconducting circuits using dc-biased Josephson junctions
我们提出并分析了一种不需要任何微波频率控制驱动器的超导微波腔中稳定Fock态的方法。相反，我们的系统利用一个由直流电压偏置的约瑟夫森结，该结耦合到主存储腔和第二辅助腔。我们的分析表明，福克态可以以极高保真度稳定。我们还展示了如何使用相同的系统来制备按需传播的Fock态，再次不使用微波脉冲。
2016-01-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Period-doubling-bifurcation readout for a Josephson qubit
基于外泵浦非线性谐振电路中的参量倍周期分岔，提出了一种阈值检测器及其工作原理。交流驱动的谐振电路包括一个直流电流偏置的约瑟夫森结，确保参数频率转换（倍周期分岔），由于其二次非线性。在驱动的半频处的振荡的急剧开始允许检测有效电感的小变化，并且因此允许读出耦合的约瑟夫森量子位的量子态。比较了该电路与常规约瑟夫森分岔放大器的分岔特性，并讨论了其可能的优点。
2011-01-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Josephson junctions of Weyl semimetal $\text{WTe}_2$ induced by spontaneous nucleation of $\text{PdTe}$ superconductor
我们报道了利用外尔和高阶拓扑半金属$\text{WTe}_2$制备弱连接约瑟夫森结器件。我们发现，$\text{WTe}_2\text{/Pd}$接触在80°C的低温退火没有表现出超导性能，因为无论是$\text{WTe}_2$还是Pd在基态都不是超导体。在180°C退火时，由于Pd扩散而自发形成超导$\text{PdTe}$使我们能够获得适合于约瑟夫森结的$\text{WTe}_2$和超导体之间的界面。这一结果为制作约瑟夫森结和诱导库珀对形成拓扑碲化物半金属提供了一种简便的技术。
2022-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Symmetry-Induced Weyl Nodes in Interacting Multi-Terminal Josephson Junctions
Institute of Physics, Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学量子技术与卡弗里纳米科学研究所）；Fachbereich Physik, Universität Konstanz（康斯坦茨大学物理系）
该研究基于量子点多端约瑟夫森结，利用涌现几何对称性产生非平凡拓扑，通过点间耦合在门可调位置实现不同电荷的外尔节点与简并锥，提供光谱探测方案及器件设计原理。
2026-08-24 cond-mat.mes-hall
$0$-$π$ transitions in a Josephson junction of irradiated Weyl semimetal
我们提出了一个设置的实验实现意外和各向异性的$0$ - $π$跃迁的约瑟夫森电流，在一个结的链接是由辐照外尔半金属（WSM），由于手性节点的存在。我们使用格林函数技术，约瑟夫森电流通过时间反演对称WSM具有各向异性的周期振荡作为$k_0L$的函数，其中$k_0$是（相关的）分离的手性节点和$L$是样品的长度。这对于时间反演对称系统来说是出乎意料的，尽管它已经在时间反演对称破缺的WSM中被证明。然后，我们表明，$k_0$的有效值可以通过用光子照射样品来精确地调谐，从而导致临界电流的$0$ - $π$跃迁。最后，我们讨论了我们的设置的鲁棒性。
2017-06-06 cond-mat.mes-hall
Josephson junctions of Weyl and multi-Weyl semimetals
我们研究了一个约瑟夫森结，其中包括一个外尔和一个多外尔半金属，外尔半金属被一个宽度为$d$的势垒区隔开，该势垒区是通过在外尔半金属上施加栅极电压$U_0$而形成的。这种连接的拓扑缠绕数在屏障上会发生变化。我们表明，$I_c R_N$这样的结，其中$I_c$是临界电流和$R_N$的正常状态电阻，在薄的势垒限制，具有独立的势垒电位的通用值。我们提供了一个解析表达式的Andreev束缚态，并用它来证明，通用值的$I_c R_N$是一个后果的拓扑绕组数的变化在整个结。我们还研究了这种结在外部微波辐射存在下的交流约瑟夫森效应，绘制出它的电流-电压特性，并表明，在整个结的绕组数的变化形状的夏皮罗台阶的属性。我们讨论了增加势垒厚度$d$对上述性质的影响，并绘制了实验，可以测试我们的理论。
2019-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quasiparticles-mediated thermal diode effect in Weyl Josephson junctions
Institute of Physics（物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）；Physical Research Laboratory（物理研究实验室）
研究Weyl超导体-Weyl半金属-Weyl超导体Josephson结中准粒子驱动的热二极管效应，通过Zeeman场诱导热电流非对称性，实现热二极管效应的可调性。
2024-07-24 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
Autonomous Quantum Refrigerator in a Circuit-QED Architecture Based on a Josephson Junction
提出了一种在电路QED结构中实现小型量子吸收制冷机的方法。该装置由三个谐振子耦合到约瑟夫森函数。制冷机是自主的，在这个意义上，它不需要任何外部控制冷却，但只有在不同温度下的振荡器和热浴之间的热接触。此外，该设置还具有内置开关，可以打开和关闭冷却。如果定时控制是可用的，这使得相干增强冷却的可能性成为可能。最后，我们表明，显着的冷却可以实现与实验现实的参数，我们的设置应该是在目前的技术范围内。
2016-12-19 cond-mat.mes-hall 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
Tuning of Weyl point emergence in multi-terminal Josephson junctions using quantum point contacts
针对四端约瑟夫森结的外尔点调控问题，研究引入量子点接触调节导电通道数，发现增加通道数可提升外尔点出现概率，通道不平衡会抑制该提升效应。
2025-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Introduction to Quantum-limited Parametric Amplification of Quantum Signals with Josephson Circuits
这篇简短而固执己见的评论从微波频率下量子信号的概念开始，重点放在线性参量放大的原理上。放大过程是由约瑟夫森结的色散非线性引起的。我们讨论了这些放大器的两个定义特性：接收信号、闲频和泵浦波的模式的数量，以及这些波进入电路的独立端口的数量。
2016-05-25 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Theory of two-dimensional macroscopic quantum tunneling in a Josephson junction coupled with an LC circuit
从理论上研究了与LC电路耦合的约瑟夫森结的经典热激活（TA）和宏观量子隧穿（MQT）。TA和MQT逃逸率的分析计算，考虑到经典和量子相动力学的二维性质。我们发现，MQT逃逸率在很大程度上被抑制的LC电路的耦合。另一方面，这种耦合引起TA逃逸率的轻微降低。这些结果是相关的解释最近的实验上的晶界YBCO约瑟夫森结的MQT和TA现象。
2009-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Circulator function in a Josephson junction circuit and braiding of Majorana zero modes
本文提出了一种由三个约瑟夫森结和一个三结组成的超导回路中环行器功能的方案。在这项研究中，我们得到了系统的精确拉格朗日导出的有效势的基本边界条件。随后，我们表明，我们可以选择性地选择通过连接在三结，这执行循环器功能的分支电流流动的方向。此外，我们使用这个循环器功能的非阿贝尔编织的马约拉纳零模式（MZMs）。在系统的分支中，我们引入了通过三结相相互作用的MZM对。循环器功能确定三结的相位，并且因此确定MZM之间的耦合以产生编织操作。我们修改了系统，使MZM可以耦合到外部的可扩展设计中执行量子位操作。
2021-01-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum circuits with multiterminal Josephson-Andreev junctions
该研究探究含多端Josephson-Andreev结的超导量子电路，通过单通道单能级模型分析不同构型，发现其可构建受噪声保护的量子比特，并指出规范选择对电路动力学描述的重要性。
2024-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Low-frequency critical current noise in graphene Josephson junctions in the open-circuit gate voltage limit
我们研究了McWorther模型中开路栅电压极限下短弹道石墨烯约瑟夫森结的临界电流噪声。我们发现闪烁噪声在很宽的频率范围内，并讨论了作为掺杂水平的函数的噪声幅度的温度依赖性。在电荷中性点，我们发现一个奇异的温度依赖$T^{-3}$，惊人的不同，预期在固定的栅极电压下的短弹道石墨烯约瑟夫森结的线性依赖。
2020-11-16 cond-mat.mes-hall
Observation of high coherence in Josephson junction qubits measured in a three-dimensional circuit QED architecture
基于约瑟夫森结的超导量子线路在展示量子行为和可扩展性方面取得了快速进展。然而，未来的前景最终取决于约瑟夫森结的内在相干性，以及超导量子比特是否能够与其环境充分隔离。我们介绍了一种新的超导量子线路结构，它采用三维谐振器，在保持与控制信号足够耦合的同时抑制量子比特的退相干。利用这种新的结构，我们证明了约瑟夫森结量子比特是高度相干的，在不使用自旋回波的情况下，从$T_2 \sim 10 μ$到$20 μ$，并且高度稳定，没有$1/f$临界电流噪声的证据。这些结果表明，这些量子位中约瑟夫森结的整体质量将允许几个$10^{-4}$的错误率，接近纠错阈值。
2011-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Multi-Photon Resonances in Josephson Junction-Cavity Circuits
我们探讨的耗散动力学的非线性驱动的振荡器系统调谐到多个激发产生的共振。这样的系统很容易在电路QED系统中实现，该系统将约瑟夫森结与微波腔相结合，并且通过通量或电压偏置实现驱动。对于涉及3个或更多个光子的共振，随着驱动的增加，系统经历了一系列两个紧密间隔的动力学跃迁（第一个是不连续的，第二个是连续的），从而导致在相空间中形成复杂的周期性结构的稳定状态。在附近的过渡的系统显示有趣的非线性行为：我们发现，相干效应可以导致令人惊讶的振荡的重量不同的动态状态的稳定状态的系统，随着驱动器的增加。我们表明，动力学是很好地描述了一个简单的有效速率模型与本地化在相空间晶体中的不同点的状态之间的转换。动态状态的权重的振荡反映在描述状态之间的转换的时间尺度中的对应振荡中。
2020-12-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Witnessing topological Weyl semimetal phase in a minimal circuit-QED lattice
我们提出了一个可行的方案来模拟拓扑Weyl半金属相在一个小的一维电路QED晶格。通过在参数空间中调制光子的跳跃率和在位光子的频率，我们证明了一维晶格模型的动量空间可以被人为地映射到三维空间，并伴随着拓扑Weyl半金属相的出现.此外，通过一个基于晶格的腔输入-输出过程，我们表明，所有的基本拓扑特征的Weyl半金属相，包括拓扑电荷与每个Weyl点和开放的费米弧，可以明确地检测在一个电路与四个耗散谐振器通过测量反射谱。这些显著的特征为利用可控的小量子晶格来模拟和研究拓扑相开辟了新的前景。
2016-05-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decoherence in circuits of small Josephson junctions
我们讨论了由耗散电磁环境和测量电路组成的小约瑟夫森结的失相。我们提出了定量的估计，并确定在这种情况下，电路可能有资格作为一个量子位。具体来说，我们分析了三结库珀对泵，并提出了一种测量，以确定退相干时间$τ_ϕ$。
2001-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Efficient evaluation of decoherence rates in complex Josephson circuits
对约瑟夫森结量子比特的退相干特性进行了全面的分析。量子位是通量型的，由形成梯度计的两个大回路和一个小回路以及三个约瑟夫森结组成。计算了由两个不同的控制电路（一个耦合到小回路，一个耦合到大回路）引起的弛豫（T_1）和失相（T_∞）的贡献。我们使用一个完整的，定量的描述电感和电容的电路。包括两个杂散电容使得系统的量子力学建模为五维。我们开发了一个通用的Born-Oppenheimer近似，以减少计算中的有效维数。我们探索T_1和T_∞沿应用通量的空间中的最佳线;沿这条“S线”，我们看到显着的和迅速变化的退相干参数的贡献，主要是从电路耦合到大回路。
2005-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum-limited Parametric Amplification with Josephson Circuits in the Regime of Pump Depletion
线性参量放大是信息处理中的一个关键运算。我们在这里感兴趣的是量子限制参量放大，$i.e.$，量子信号的放大，同时添加量子力学允许的最小量的噪声，这是必不可少的任何可行的实施量子信息处理。我们描述了基于约瑟夫森结的色散非线性的参量放大器，并以适当的音调作为泵浦源。我们讨论了这些放大器的架构中的两个定义特性：由信号，空闲和泵浦波所占据的模式的数量，以及这些波进入电路的独立端口的数量。这些放大器的散射特性也进行了审查。这项工作的主要重点是计算的动态范围和相空间分布的波动模式的放大器。
2018-07-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Lateral Josephson effect on the surface of Co$_3$Sn$_2$S$_2$ magnetic Weyl semimetal
实验研究了磁性Weyl半金属Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$上两个间距为5~ $μ$ m的超导铟引线之间的横向电子输运.对于Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$晶体的无序磁状态，我们仅观察到每个引线附近的Andreev反射，这指示高度透明的In-Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$界面。如果样品是均匀磁化的，它表现出发达的反常霍尔效应状态。在这个区域中，我们发现即使对于5~ $μ$ m长的结也会产生约瑟夫森电流，并显示出不寻常的磁场和温度依赖性。作为一个可能的原因所获得的结果，我们讨论了邻近诱导的自旋三重态约瑟夫森电流的贡献，从拓扑保护的费米弧态的表面上的Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$。
2020-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Theory of two-dimensional macroscopic quantum tunneling in YBa$_2$ Cu$_3$ O$_{7-δ}$ Josephson junctions coupled to an LC circuit
本文从理论上研究了YBaPDMATHABMMCuPDMATHABMNOPDMATHABMO（YBCO）约瑟夫森结与LC电路耦合的经典热激活（TA）和宏观量子隧穿（MQT）。由于结和LC电路之间的耦合，宏观相动力学可以描述为具有各向异性质量的虚拟粒子在二维势场中运动的逃逸过程。我们分析计算逃逸率，包括TA和MQT制度，考虑到系统特有的动力学性质。除了在零温度下对MQT速率的大的抑制之外，我们还研究了跨越交叉区域的逃逸速率的温度依赖性的细节。这些结果与YBCO双外延约瑟夫森结的MQT和TA速率的最新实验数据非常吻合。因此，与LC电路的耦合对于理解基于YBCO双外延约瑟夫森结的宏观量子动力学和量子比特操作是必不可少的。
2009-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Testing Bell's inequality in constantly coupled Josephson circuits by effective single-qubit operations
在位间不可调的超导电路中（例如，电容）耦合，理想的局部量子操作不能精确地在各个约瑟夫森量子位上执行。在这里，我们提出了一个有效的动态解耦方法，以克服“固定相互作用”的困难，有效地实现量子计算的基本逻辑门。所提出的单量子比特操作和局部测量应该允许用一对电容耦合的约瑟夫森量子比特来测试贝尔不等式。除了光谱分析[Nature \textbf{421}，823（2003）; Science \textbf{300}，1548（2003）]之外，这提供了一种强有力的方法来验证两个固定耦合的约瑟夫森量子比特之间宏观量子纠缠的存在。
2005-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Finite bulk Josephson currents and chirality blockade removal from inter-orbital pairing in magnetic Weyl semimetals
磁性外尔半金属（WSM）被认为是免疫的邻近诱导自旋单重态超导配对由于手征封锁的规则Andreev反射。在这项工作中，我们研究了所有可能的超导配对中的WSM夹在两个传统的超导体之间的约瑟夫森结设置。我们证实，虽然传统的轨道内$s$波配对是存在于表面上的WSM，它不能传播到散装由于手性封锁。然而，轨道间的$s$波配对，具有偶数频率自旋单线态和奇数频率混合自旋三线态对称性，传播到WSM的主体中，就像几个$p$波对称性一样。为了证明这些有限的轨道间和$p$ -波对振幅在实验装置中的重要性，我们计算约瑟夫森电流，并发现一个有限的，甚至增加电流时，常规的轨道内配对的手性阻断效应增强。
2020-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Signature of odd-frequency equal-spin triplet pairing in the Josephson current on the surface of Weyl nodal loop semimetals
我们理论上预测了邻近诱导奇频（$ω$）配对的表面上的Weyl节环半金属，其特征在于一个节环费米表面和鼓面状表面状态（DSS），连接到传统的自旋单重$s$波超导导线。由于完整的自旋极化的DSS，奇- $ω$等自旋三重态配对是存在的，我们表明，它会产生一个有限的约瑟夫森电流。在结中放置额外的铁磁体也可以产生奇数- $ω$混合自旋三重态配对，但是如果磁化与DSS自旋极化正交，则配对和电流不受影响，这进一步证实了配对的等自旋结构。
2019-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Reflectionless modes as a source of Weyl nodes in multiterminal Josephson junctions
本文证明多端约瑟夫森结中正常散射矩阵的零能量无反射散射模式是拓扑相边界的来源，并通过分析两种设置揭示了相边界起源，为实验研究提供了可推广的见解。
2025-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Level attraction and idler resonance in a strongly driven Josephson cavity
非线性约瑟夫森电路在量子信息和技术的发展中起着至关重要的作用。在这个领域研究的典型电路包括量子比特，其非谐性远大于其线宽，以及参数放大器，其线宽为数十MHz或更大。与高- $Q$ Duffing振荡器的动力学相对应的小非谐性但也窄线宽的区域尚未使用约瑟夫森腔进行广泛探索。在这里，我们使用双音光谱研究强驱动的高$Q$约瑟夫森微波腔的磁化率。在蓝失谐驱动下，我们观察到腔极化率的变化，类似于原子物理学中的交流斯塔克效应。当施加一个强的红失谐驱动器，我们观察到一个额外的空闲模式的外观以上的分叉阈值与净外部增益。电路的强驱动导致两个例外点的出现和驱动腔准模之间的水平吸引。我们的研究结果提供了驱动非线性约瑟夫森谐振器的物理见解，并形成了一个起点，探索强驱动克尔振荡器的拓扑物理。
2021-09-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Towards a hybrid 3D transmon qubit with topological insulator-based Josephson junctions
该研究利用拓扑绝缘体约瑟夫森结构建混合3D transmon量子比特，通过系统表征和高质量腔体测量，探索栅极可调性与噪声鲁棒性等新功能。
2025-06-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Current to frequency conversion in a Josephson circuit
提出了利用理想电流偏置约瑟夫森结中的电压振荡作为计量用电流标准。我们证明了类似的振荡在一个更复杂的约瑟夫森电路来自库珀对盒：量子。当恒定电流I注入该器件的栅极电容器时，振荡以频率fB=I/2 e发生，其中e为电子电荷。我们检测这些振荡通过边带感应在电路上反射的微波信号的频谱中的fB的倍数，电流I超过100 pA。我们讨论了这种电流频率转换实验的计量学的潜在利益。
2007-09-26 cond-mat.mes-hall
Josephson photonics with a two-mode superconducting circuit
我们分析了两个电磁振荡器串联耦合到电压偏置的约瑟夫森结的量子动力学。当所施加的电压导致跨结的约瑟夫森频率与两个模式频率之和相匹配时，隧穿库珀对同时激发两个模式中的光子，导致远离平衡态。这些状态显示高度非经典的功能，包括强反聚束，违反柯西-施瓦茨不等式，和数字压缩。低和高光子occupancy的制度允许的分析结果，支持一个完整的数值处理。两种模式之间的不对称性的影响进行了探讨，揭示了一个显着的增强的数量压缩时，模式阻尼在不同的速率。
2015-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum bits with Josephson junctions
在本书的第一版（Barone和Paterno，“约瑟夫森效应的基础、物理和应用”，Wiley 1982）中，已经讨论了约瑟夫森结的大量有趣和重要的应用。在此后的几十年里，出现了一些新的应用。本章将介绍这样一类新的应用：基于约瑟夫森结超导电路的量子光学和量子信息处理（QIP）。在本章中，我们的目标是解释与约瑟夫森结超导量子线路的基础知识，并展示这些系统如何开辟新的前景，无论是QIP和量子光学和原子物理学的研究。
2019-08-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microscopic origin of low frequency flux noise in Josephson circuits
我们分析了数据，并讨论了它们的影响，在超导电路中的低频磁通噪声的微观起源。我们认为，这种噪声是由自旋在超导体绝缘体边界的动力学是由于RKKY相互作用。我们表明，这种机制解释了噪声的大小无关性，在大和小SQUID报告的光谱的不同频率依赖性，并给出了正确的强度为现实的参数。
2007-12-17 cond-mat.mes-hall
Two-tone spectroscopy of high-frequency quantum circuits with a Josephson emitter
本研究提出利用电压偏置约瑟夫森结产生高频辐射、辅助微波谐振器检测的双频谱方案，在transmon量子比特和λ/4谐振器上验证，实现80 GHz以上毫米波频段工作，可用于高相干量子系统探测。
2024-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Multiplet supercurrent in Josephson tunneling circuits
多端约瑟夫森效应允许DC超电流在有限的相称电压下流动。现有的实现这种效应的建议依赖于超导体-正常超导体结中的非局域Andreev过程。然而，这种方法需要对微观状态进行精确控制，并且被耗散电流所掩盖。我们发现，标准隧道约瑟夫森电路也支持多重态超导介导的本地隧道过程。此外，我们观察到，即使在高充电能量制度，其中只有顺序库珀转移是允许的超电流持续存在。最后，我们证明了在这些电路中的多重态超电流具有量子几何分量，这是从众所周知的绝热贡献是不可逆的。
2021-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Structural instability of driven Josephson circuits prevented by an inductive shunt
超导电路是一个多功能的平台，可以实现大量的哈密顿算子，执行量子计算，模拟和传感任务。实现所需哈密顿量的一个关键因素是电路受到强驱动的照射。这些强大的驱动器提供了一个原位控制的耦合，这是无法获得的近平衡哈密顿。然而，如本文所示，失去平衡的系统很容易受到复杂动力学的困扰，导致不稳定。从基础和应用的角度来看，预测和预防这些不稳定性至关重要。我们提出了一个电感分流transmon的基本电路优化强参数驱动器。开发一种新的数值方法，避免了内置的扰动分析的局限性，我们证明，增加电感分流显着扩展的泵浦功率的范围内的电路表现在一个稳定的方式。
2019-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Experimental demonstration of Aharonov-Casher interference in a Josephson junction circuit
一个具有磁矩的中性量子粒子环绕一个静态电荷，获得一个量子力学相位（阿哈罗诺夫-卡希尔效应）。在超导电子学中，中性粒子变成磁通子，围绕由约瑟夫森结连接的超导岛运动。充分理解多结系统中的这种效应对于设计新颖的量子线路是至关重要的。本文对六约瑟夫森结链中的磁通干涉图样进行了测量和定量分析。在这个多结电路中，磁通子可以环绕五个超导岛上的任何电荷组合，从而形成复杂的图案。我们比较实验结果与预测的一个简化的模型，把磁通子作为独立的激发和量子问题的完全对角化的结果。我们的结果表明通量干涉描述的准确性和这些阵列的量子相干性。
2011-04-20 cond-mat.mes-hall
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
Josephson-Kondo screening cloud in circuit quantum electrodynamics
我们表明，非本地极化响应的多模电路QED设置，设计从库珀对盒耦合到一个长链的约瑟夫森结，提供了一个替代路线访问难以捉摸的近藤屏蔽云。对于中等的电路阻抗，我们解析计算的电荷磁化率沿电路的衰减，这涉及到量子比特和它的电磁环境之间的空间纠缠的通用线型。在大的电路阻抗，我们数值上发现进一步的空间相关性是特定于一个真正的多体状态。
2015-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Circuit QED-based measurement of vortex lattice order in a Josephson junction array
超导性提供了物质量子相的一个典型例子。当超导岛由约瑟夫森结连接在一起时，系统的低温态可以映射到著名的XY模型及其相关的普适类。这已被用于实验实现莫特绝缘体和Berezinskiii-Kosterlitz-无磁（BKT）过渡到类似于II型超导体中的涡旋动力学。当加入外部磁场时，XY模型的有效自旋受到抑制，导致拓扑缺陷（涡旋）的形成。在这里，我们观察到这样的阵列，包括挫折，通过其耦合到超导微波腔的多体动力学。我们采用transmon量子比特的设计，但用完整的阵列取代两个天线垫之间的单个结。这使我们能够探测系统在10 mK最小的自加热通过使用弱相干态在单（微波）光子水平探测腔的谐振频率。我们观察到有序的涡旋晶格在合理的磁通填充阵列的签名。
2018-03-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Singlet-doublet transitions of a quantum dot Josephson junction detected in a transmon circuit
本研究实现了一种混合超导体-半导体transmon器件，通过栅极定义量子点控制Josephson效应，利用微波光谱探测量子点基态宇称，并解析了相边界处的准粒子动力学，为半导体基$0-π$量子比特和Andreev量子比特的实现提供了基础。
2022-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Low-loss tunable metamaterials using superconducting circuits with Josephson junctions
我们报告的实验与超导材料含有约瑟夫森结。在这些结构中，传统超材料中使用的开口环谐振器被超导回路取代，超导回路被约瑟夫森结中断，所谓的rf-SQUID。与开口环谐振器一样，这些元件可以被视为耦合到磁场的LC谐振器。超导薄膜超材料的优点在于，由于约瑟夫森结的可调谐的本征电感，可以通过施加外部直流磁场来改变rf-SQUID的谐振频率。我们目前的实验结果表明，这些设备的谐振频率的可调谐性。
2013-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Bloch Oscillations in a Josephson Circuit
布洛赫振荡预测发生在电流偏置的单约瑟夫森结已经逃避了直接观察到现在。在这里，我们展示了类似的布洛赫振荡在一个稍微丰富的约瑟夫森电路，量子。量子鎓是一个布洛赫晶体管，有两个串联的小结，定义了一个岛，与一个较大的结并联。在基态，器件的微波阻抗用耦合到晶体管岛的栅极电容器上的电荷周期性地调制。当电流流过该电容器时，阻抗调制在布洛赫频率处发生，这在反射的连续微波信号的频谱中产生布洛赫边带。我们测量了这个频谱，并将其与基于电路简单模型的预测进行了比较。我们讨论了这个实验的计量学和介观物理学的兴趣。
2006-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Multiplet Supercurrents in a Josephson Circuit
本文研究由两端约瑟夫森结构成的三电极-公共超导岛电路，展示了高温鲁棒且经夏皮罗台阶验证的多重态共振动态生成，还发现源于相位同步的新型超电流并提出其拓扑贡献问题。
2024-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Role of the quasi-particles in an electric circuit with Josephson junctions
虽然约瑟夫森结可以被视为超导量子技术的高度非线性阻抗，但它们也具有可能强烈影响其行为的内部动力学。在这里，我们构建了一个计算框架，其中包括一个微观描述的结（全面成熟的治疗超导冷凝物和准粒子）在周围的电路的存在。我们的方法将标准电阻电容约瑟夫森模型（RCJ）推广到任意结（包括例如，多终端几何形状和/或嵌入拓扑或磁性元件的结）和在经典水平上处理的任意电路。通过对超导凝聚体和准粒子进行同等处理，我们捕捉到了多重Andreev反射等非平衡现象。我们表明，准粒子动力学和电环境之间的相互作用导致新现象的出现。在单沟道约瑟夫森结上的RC电路中，我们发现非平衡电流-相位关系相对于平衡电流-相位关系（几乎是正弦的）发生了强烈的畸变，揭示了高次谐波交流约瑟夫森效应的存在。在一个RLC电路连接到一个结，我们发现，谐振的形状强烈修改的准粒子动力学：接近谐振，电流可以小于没有谐振器。我们的方法提供了一种途径，超导电路的定量建模。
2019-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Enhanced coherence in superconducting circuits via band engineering
在被约瑟夫森结中断的超导电路中，能谱对不同岛上的偏移电荷的依赖性通过阿哈罗诺夫-卡希尔效应是$2e$周期性的，并且类似于反映约瑟夫森势对称性的晶体能带结构。我们表明，高次谐波约瑟夫森元件描述的$\cos(2φ)$能量-相位关系提供了更大的自由度来定制的约瑟夫森势的形状和设计具有多重峰的平带和狄拉克点在电荷布里渊区的频谱。平坦能带提供噪声不敏感的量子态，并且能带工程可以帮助提高系统的相干性。我们讨论了一个修改后的版本的磁通量子比特，实现原则上没有从电荷噪声退相干，并介绍了一个磁通量子，显示自旋一狄拉克频谱，同时引用强大的电荷和磁通噪声。
2020-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Realization of a double-slit SQUID geometry by Fermi arc surface states in a WTe$_2$ Weyl semimetal
我们实验研究了两个超导铟引线之间的电子输运，耦合到WTe $_2$晶体表面。WTe $_2$的特征在于存在费米弧表面态，作为预测的II型Weyl半金属候选物。我们在空前长的5~ $μ$ m In-WTe $_2$ -In结中发现了约瑟夫森电流，并通过$I-V$曲线随温度和磁场的演化得到了证实.约瑟夫森电流主要是由拓扑表面状态，我们证明了在双缝SQUID几何，实现了通过耦合相反的WTe $_2$晶体表面。
2018-01-29 cond-mat.mes-hall
Voltage-controlled synthesis of higher harmonics in hybrid Josephson junction circuits
本文测量两个串联的电压控制半导体-超导体混合约瑟夫森结，证明栅极电压可调节耦合强度比，使电流-相位关系在正弦与高度非正弦谐波间连续变化，并与串联模型吻合。
2024-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Integration of topological insulator Josephson junctions in superconducting qubit circuits
将半导体约瑟夫森结（JJ）集成到超导量子线路中，为混合量子比特提供了一个通用的平台，并提供了一种强有力的方法来探测奇异的准粒子激发。最近的建议，使用电路量子电动力学（cQED）来检测拓扑超导激励集成的新拓扑材料在这样的电路。在这里，我们报告的实现超导transmon量子比特与$(Bi_{0.06}Sb_{0.94})_{2}Te_{3}$拓扑绝缘体（TI）的JJ使用超高真空制造技术。我们的衬底上的微波损耗与单片集成的硬掩模，用于选择性区域生长的TI纳米结构，意味着微秒限制弛豫时间，从而与强耦合cQED的兼容性。我们使用腔-量子比特相互作用来证明基于TI的transmons的约瑟夫森能量与它们的JJ维度成比例，并证明量子比特控制以及时间量子相干性。我们的结果铺平了道路，先进的研究拓扑材料在这两个新的约瑟夫森和拓扑量子比特。
2021-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
