The feedback driven atomic scale Josephson microscope
本研究利用反馈元件在原子尺度 Josephson 结中产生温度不敏感的双稳周期振荡，并结合扫描隧道显微镜实现 2H-NbSe₂ 临界电流的原子尺度成像。
2025-07-28 cond-mat.supr-con
Stochastic resonance in thermally bistable Josephson weak-links and micro-SQUIDs
基于收缩的约瑟夫森弱连接显示出零电压和有限电压两种状态之间的热双稳态。这在实验中表现为弱环节电流电压特性的滞后或电压的随机电报信号。在后一种情况下，在与电报信号中的特征开关频率相匹配的频率处，观察到设备的正弦激励的噪声驱动放大，这是一种称为随机共振的现象。所观察到的行为是理解使用随机共振的两态模型，并利用说明一个增强的信号-噪声比在微SQUID作为磁场传感器。
2021-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Superconductor Logic Implementation with All-JJ Inductor-Free Cell Library
本文提出一种完全依赖Josephson结的无电感超导单元库设计，实现了半磁通量子逻辑，使单元尺寸缩小55%，静态和动态功耗均降低80%。
2023-10-20 cond-mat.supr-con cs.DL cs.ET
Four-terminal SQUID: Magnetic Flux Switching in Bistable State and Noise
本文研究了热涨落对四端SQUID行为的影响。所研究的系统由约瑟夫森四端结组成，其中两个端被超导环短路，另外两个端形成传输电路。四端SQUID的行为由外部参数、外加磁通量和输运电流控制。它们决定了传输通道中的电压和环中包含的磁通量。在数值模型的噪声舍入的电流-电压特性和磁通量的时间依赖性进行了计算。在控制参数的某些区域，四端SQUID处于双磁通量值的双稳态状态。研究了由热噪声和输运电流引起的双稳态态磁通的开关。
1998-05-09 cond-mat.supr-con
Realization of a classical counterpart of a scalable design for adiabatic quantum computation
我们实现了一个经典的对应的绝热量子计算的可扩展设计。该设计的关键元件是在两个超导元件之间提供可控耦合的耦合器（在我们的情况下，具有单个约瑟夫森结的超导环扮演超导通量量子比特的经典对应物的角色）。耦合器也是具有在非滞后模式下操作的单个约瑟夫森结的超导环。通过改变通过耦合器的磁通量，可以控制两个磁环之间的磁通耦合。因此，耦合可以从铁磁槽零调谐到反铁磁。
2007-02-28 cond-mat.supr-con
High-Density Superconductive Logic Circuits Utilizing 0 and $π$ Josephson Junctions
研究提出基于0和$π$约瑟夫森结相移原理的快速相位逻辑（FPL），消除了大电感回路与分流电阻，将SCE芯片集成度提高至少100倍，同时保持4ps延迟和超50%参数裕度。
2023-08-24 cond-mat.supr-con
Superconductor Digital Electronics: Scalability and Energy Efficiency Issues
30多年前，提出了使用约瑟夫森结作为超快开关和信息的磁通量编码的超导体数字电子学，作为基于互补金属氧化物半导体（CMOS）晶体管的半导体电子学的亚太赫兹时钟频率替代品。最近，由于在与高性能计算相关的应用中寻找节能解决方案，对开发超导电子学的兴趣已经重新燃起。超导体电子学和制造工艺的当前状态进行审查，以评估这种电子学是否可扩展到一个非常大规模的集成电路（VLSI）所需的实现与CMOS处理器的计算复杂性。麻省理工学院林肯实验室的一个完全平坦化的过程，也许是迄今为止为超导电子开发的最先进的过程，被用作一个例子。该工艺有9个超导层：8个Nb布线层，最小特征尺寸为350 nm，和一个薄的超导层，用于制造紧凑的高动态电感偏置电感器。所有电路层都使用SiO2层间电介质的化学机械平坦化（CMP）完全平坦化。由约瑟夫森结、电路电感器、分流和偏置电阻器等对电路密度施加的物理限制，讨论了超导电路中的能量耗散也进行了审查，以估计是否这种技术，需要低温制冷，可以节能。本文描述了将超导体数字电路的密度提高十倍，并达到每平方厘米约瑟夫森结密度超过10^7的制造工艺发展。
2016-02-18 cond-mat.supr-con
Unified Network Equation for Both Normal RLC Circuits and Josephson Junction Circuits
约瑟夫森结电路，如超导量子干涉器件（SQUID）和单通量量子（SFQ）电路，已成功地应用于模拟和数字电子领域。它们被认为是不同于正常的电阻-电感-电容（RLC）电路，由于超导物理。为了弥补约瑟夫森结电路与传统RLC电路之间的差距，引入磁通发生器（Magnetic-flux-generator，MFG）模型，统一了约瑟夫森结和常规无感元件的定义，并将其电路统一转化为MFG网络。导出了超导和普通MFG网络的一般网络方程。结果表明，约瑟夫森结电路是受约瑟夫森电流调制的超导RLC网络，通过求解一般网络方程，可以将其分析和仿真与常规RLC电路的分析和仿真统一起来。
2022-10-21 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Quantum and classical Shapiro steps in small Josephson junctions
本文提出模型解释小约瑟夫森结中双重（量子）与经典Shapiro台阶的形成条件，由环境有效弛豫时间控制，并预测可在同一器件中观察到两种台阶，模型能定量拟合实验I-V曲线。
2025-08-06 cond-mat.supr-con
Dependence of the Macroscopic Quantum Tunneling Rate on Josephson Junction Area
我们对不同面积的Nb/Al-AlO_x/Nb约瑟夫森结（JJ）进行了系统的宏观量子隧穿（MQT）实验。采用片上集总元件电感器，我们已经解耦的JJ从他们的环境线路阻抗的频率相关的MQT。这使我们能够研究在低阻尼极限下从热态到量子态的交叉。一个明显的减少的交叉温度随着JJ尺寸的增加被观察到，并发现与理论非常吻合。所有的结都在同一芯片上实现，并在量子测量之前进行了彻底的表征。
2010-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Mesoscopic Josephson junctions with switchable current-phase relation
提出并分析了介观约瑟夫森结，它由两个铁磁绝缘体-超导体（FI-Ss）通过一个普通金属（N）层耦合而成。两个超导体中的超导体诱导的自旋分裂场对结的约瑟夫森电流有重要影响。特别是，它通过增加交换场（$h_{ex}$）的幅度显示出相当大的增强，并显示出可切换的电流-相位关系，该关系取决于FI中$h_{ex}$的相对取向。在一个现实的EuS/Al为基础的设置，这个结可以被利用作为一个高分辨率的阈值传感器的磁场，以及按需可调动力学电感器。
2017-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
A general flux-Based Circuit Theory for Superconducting Josephson Junction Circuits
本文提出了一种基于磁通的通用电路理论，通过引入磁通发生器（MFG）概念和磁通流（MFF）图，统一了超导约瑟夫森结电路与普通RLC电路的分析，弥补了传统电路理论忽略磁通动力学的不足。
2023-08-03 cond-mat.supr-con
Photonic heat transport across a Josephson junction
本文详细研究了耦合到两个不同温度的任意线性电路的约瑟夫森结中的光子热输运。首先，我们考虑线性近似，其中一个非线性约瑟夫森势被替换为一个二次和结作为一个电感。之后，我们讨论了结非谐性的影响。我们分别考虑了弱耦合极限和相反的强耦合极限，在弱耦合极限中，结能谱的布洛赫能带结构起着重要的作用。我们将我们的一般结果应用到两个具体的模型：一个约瑟夫森结耦合到两个欧姆电阻和两个谐振器。我们推导出简单的解析近似的光子热通量在许多限制的情况下。我们证明了嵌入式约瑟夫森结的电路提供了一个有用的平台，量子热力学实验。
2019-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ring Oscillators for Clocking Reversible Superconducting Circuits and Fabrication Process Benchmarking
可逆超导电路的现有概念以及所展示的绝热电路需要由室温源产生的三相偏置/时钟信号。不久前，我们建议可以通过基于局部约瑟夫森结的发生器来提供多相偏置/时钟。该发生器看起来像一个长环形约瑟夫森结，仅由离散元件-结和电感器组成，并通过通量泵闭合成环，以将任何所需数量的涡旋注入环中。施加到环上的均匀分布的直流偏置电流迫使涡旋的稳定运动伴随着流过与小电感串联的约瑟夫森结（JJ）的近谐波交流电流。这些交流电流用作基于nSQUID的电路的多相偏置/时钟。为了验证这一概念并将耗散能量与kBTln 2阈值进行比较，我们开发了一个由256个未分流JJ组成的环，目标临界电流Ic为20 μA。我们研究了从0到256的每个涡旋计数下环形振荡器的行为。测得的涡旋环的临界电流约为0.1 μA/J，这可以用环成分不可避免的不均匀性和环附近冻结通量的影响来解释。相应的能量耗散，约10 kBT每通道的一个涡流通过一个JJ，应进一步减少与可逆电路的前瞻性实验。然而，获得的I-V特性可能会对研究长约瑟夫森结的科学家感兴趣。在这项工作中使用的制造工艺的优越性是由获得的约200倍的减少Ic的环与涡流相对于一个单一的包括JJ，远远大于在任何先前描述的情况下。
2017-04-26 cond-mat.supr-con
Fabrication and Properties of NbN/NbNx/NbN and Nb/NbNx/Nb Josephson Junctions
本文研究了NbN/NbNx/Nb和Nb/NbNx/Nb结的制备与性质，发现前者在相同屏障厚度下Jc略低，但具有更高的Tc和能量隙，且在200摄氏度下实现了较高的IcRn产品。
2025-12-01 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Modeling flux-quantizing Josephson junction circuits in Keysight ADS
本研究在Keysight ADS中开发带辅助通量端口的约瑟夫森结和电感器模型，给出多种通量量子化电路构建示例，并通过多类仿真验证模型与方法的有效性。
2024-08-15 cond-mat.supr-con physics.app-ph quant-ph
A thermal model with AC Josephson effect for a shunted superconducting weak-link
超导弱连接（WL），表现得像一个约瑟夫森结（JJ），是许多超导器件，如纳米SQUID，单光子探测器和测辐射热计的基础。JJ中独特的非线性动力学和不可避免的焦耳加热之间的相互作用导致了新的特性。在这里，我们报告了一个随时间变化的模型，将热效应在交流约瑟夫森制度的约瑟夫森WL并联电阻与电感器一起调查的动态以及由此产生的电流-电压特性。我们发现，相位和温度振荡的动态制度只是由于纯电阻分流加宽。然而，一个显着的感应时间尺度的并联回路，与热的时间尺度竞争，介绍了高频弛豫振荡的动态制度。基于数值分析，我们提出了不同的参数制度的状态图。我们的模型是一个指导，更好地控制参数的WL基器件的实验。
2022-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Inductance of Circuit Structures for MIT LL Superconductor Electronics Fabrication Process with 8 Niobium Layers
超导薄膜电感器和结构的线宽下降到250 nm的电感进行了实验评估。电感器包括各种带状线和微带，它们的90度弯曲和曲折，层间通孔等，通常用于超导数字电路。该电路是由麻省理工学院林肯实验室为超大规模超导集成电路开发的具有8个铌层的完全平坦化工艺制造的。已经发现，在200 mm的晶片上，具有良好的连续再现性和优于1%的电感均匀性。已经发现，随着电感线宽深入到亚微米范围，减小到与薄膜厚度和磁场穿透深度相当的宽度，带状线和微带线电感器的每单位长度的电感继续增长。结果表明，线宽的减少不会导致加宽的参数扩展由于线宽和介质厚度的电感的灵敏度降低。实验结果进行了比较，使用商业软件和免费软件的数字电感提取，并发现一个很好的协议为3-D电感提取器。本文讨论了电路电感进一步小型化的方法，以达到每平方厘米约瑟夫森结数大于10^6的电路密度。
2014-12-19 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Resonant Readout of a Persistent Current Qubit
我们已经实现了一个谐振电路，使用SQUID作为磁通敏感约瑟夫森电感器的量子位读出。与传统的开关电流测量相比，当SQUID切换到电压状态时会产生不希望的准粒子，我们的方法在测量过程中保持读出SQUID沿超导支路偏置。通过将SQUID电感器并入高Q谐振电路中，我们可以通过观察幅度和相位谱的谐振频率的偏移来区分铌持续电流（PC）量子比特的两种通量状态。读出电路的特点是在非线性制度，以研究其潜在的使用作为一个非线性放大器。
2005-01-12 cond-mat.supr-con quant-ph
High-gain weakly nonlinear flux-modulated Josephson parametric amplifier using a SQUID-array
我们研制了一种基于超导集总电感LC谐振器的高增益量子限幅微波参量放大器，该谐振器由8个超导量子干涉器件（SQUID）组成。该放大器通过以两倍于谐振器频率调制穿过SQUID的通量来参数泵浦。在5 GHz附近，非简并工作模式下，最大增益为31 dB，乘积幅度增益×带宽大于60 MHz，在20 dB增益下，1 dB压缩点为-123 dBm。相敏放大-去放大也在退化模式下测量，并产生37 dB的最大增益。由于SQUID阵列的非线性较小，所获得的压缩点比具有相同电感的单个SQUID所获得的压缩点高18 dB。
2014-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
SFQ bias for SFQ digital circuits
麻省理工学院林肯实验室开发的超导电子制造技术使每平方厘米具有数百万个约瑟夫森结的超大规模集成电路数字电路的开发成为可能。然而，传统的DC和多相AC偏置技术已经遇到了几十万结以上的缩放电路的严重挑战。在这项工作中，我们提出了一种新的基于AC的偏置方案的RSRQ型逻辑家庭需要直流偏置。实现这一方案的主要步骤是我们在ASC 2014上推出的超导AC/DC整流器。最初，我们建议通过具有大电感的超导电感器将整流器连接到“有效载荷单元”，以减少磁通量化的寄生效应。最近，我们发现这种供电方案在电感值低得多的情况下工作得更好，此时仅足以在转换器和有效载荷之间的电感回路中保持一个或两个通量量子。在这种情况下，回路中的通量量化变得有益，因为馈送到有效载荷中的电流的值由耦合电感的值限定。因此，我们的AC/SFQ转换器通过单个通量量子而不是直流电流为有效载荷单元供电。这种操作模式是非常节能的，因为能量仅用于恢复在逻辑操作期间由单元消耗的通量量子。我们目前的AC/SFQ转换器的设计包括一个AC/DC整流器和一个电流调节电路，我们称之为SFQ滤波器。我们还提出了测试结果，并证明AC/SFQ供电的有效载荷电路，使用林肯实验室制造技术的一个新的，150纳米的节点，使用自分流Nb/AlOx-Al/Nb约瑟夫森结600 $μ$ A/$μ$ $m^2$临界电流密度和200 nm的最小线宽的电感器制造的电路。
2021-02-07 cond-mat.supr-con
Controllable pi junction in a Josephson quantum-dot device with molecular spin
我们考虑了一个模型，一个大的冻结自旋夹在两个BCS超导体之间的平衡，并表明该系统具有$π$结在低温下的行为。$π$移位可以通过改变系统的其它参数来反转，温度或量子点能级的位置，这意味着可控的$π$结具有作为约瑟夫森电流开关的新应用。我们表明，导致$π$位移的机制可以简单地解释在Andreev束缚态和连续的状态以上的超导能隙的贡献。在一定的参数配置下，自由能表现出量子化的性质，这是实现量子比特的必要前提。
2007-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Mesoscopic superconducting memory based on bistable magnetic textures
随着处理大数据的能源需求不断增加，实现低功耗计算技术，如超导逻辑和存储器，已成为一个紧迫的问题。然而，开发快速和非易失性超导存储器元件仍然是一个挑战。超导体-铁磁体混合器件提供了一种有前途的解决方案，因为它们将自旋的超快速操纵与无耗散读出相结合。在这里，我们提出了一种新型的非易失性约瑟夫森结存储器，它利用了一个单一的介观铁磁体的双稳态磁织构。我们使用微磁学模拟来设计一个由Nb/Co双层结构的椭圆形平面结。椭圆可以被制备成均匀磁化的或在零外加磁场下的一对涡旋。这两种状态产生相当不同的临界电流，使元件的可靠电读出成为可能。我们描述了用于控制临界电流的机制，通过应用数值计算来量化铁磁体的局部杂散场，从而改变超导干涉图案。通过结合微磁学模型和双稳态自旋织构结，我们的方法为实现超导存储器应用提供了一条新的途径。
2022-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Phase retrapping in a pointlike $φ$ Josephson junction: the Butterfly effect
我们考虑一个$φ$约瑟夫森结，它具有一个稳定相$ψ=\pmφ$的零电压态。在非零电压状态下，相位沿着倾斜的周期性双阱势粘性地“移动”。当倾斜准静态地减少时，相位被重新捕获在其中一个势阱中。我们研究了粘性相动力学，以确定在哪个井（$-φ$或$+φ$）的相位被重新捕获对于一个给定的阻尼，当结从有限电压状态返回到零电压状态。在低阻尼极限下，$φ$约瑟夫森结表现出蝴蝶效应--目的阱对阻尼的极端敏感性。这导致不可能很好地预测目的地。
2013-07-30 cond-mat.supr-con math-ph math.MP
Stability of thermally bistable states and their switching in superconducting weak link
超导弱连接（WL）作为一种约瑟夫森结（JJ），是超导科学和量子线路中广泛使用的元件之一。一个滞后的JJ与强大的超导和电阻状态之间的切换是一个很好的候选单光子探测。然而，在结中无处不在的波动强烈影响的状态的稳定性，从而从一个过渡到另一个。在这里，我们提出了一个实验研究的临界和再俘获电流的JJ基于铌WL在其滞后制度的开关统计。由分布估计了两个亚稳态，即零电压超导态和有限电压电阻态的平均寿命。此外，接近滞后交叉温度，观察到的电报噪声在时域中由于状态之间的随机切换直接提供了它们的寿命。我们提出了一个热模型，介绍了一个双阱（双稳态）功能与一个有趣的数量相对于设备的温度状态。温度波动对状态稳定性的影响。我们讨论了我们的结果，进一步提高超导WL或纳米线单光子探测器的效率。
2022-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson Vortex Qubit based on a Confocal Annular Josephson Junction
我们报道了基于共焦环形约瑟夫森隧道结（CAJTJ）的约瑟夫森涡旋量子比特的理论和实验工作。这种几何构型的关键成分是周期性变化的宽度，其产生具有双态的空间涡旋势。这种内禀涡旋势可以通过外加磁场进行调节，并通过偏置电流进行倾斜。双态系统精确地模拟了一维sine-Gordon方程，通过该方程可以数值计算将涡旋设置在给定状态所需的磁场以及涡旋脱钉电流。在4.2K下对具有单独捕获通量的高质量Nb/Al-AlOx/Nb CAJT J进行的实验数据主张存在鲁棒且可精细调节的双阱势，其涡旋状态的可靠操纵已被经典地证明。通过外加磁场在给定的电势下制备涡旋，而通过测量小磁场中的涡旋脱钉电流来实现状态读出。我们的原理实验证明，令人信服地表明，所提出的基于CAJTJ的涡旋量子比特是鲁棒的和可行的。
2017-07-06 cond-mat.supr-con quant-ph
Bistability in a Mesoscopic Josephson Junction Array Resonator
我们提出了一个实验研究的随机开关的约瑟夫森结阵列谐振器的谐振频率在GHz范围内。当器件处于非谐性为线宽量级的状态时，泵浦强度仅为几个光子时就会出现双稳态。我们通过连续观察两个亚稳态之间的跳跃来测量双稳态的动态，所述跳跃以从几Hz到几MHz的速率发生。开关速率强烈地依赖于泵浦强度、读出强度和温度，遵循Kramer定律。非线性和耦合之间的相互作用，在这个很少探索的制度，可以提供一个新的资源，非爆破测量，单光子开关，甚至元件的自主量子纠错。
2017-06-26 cond-mat.supr-con quant-ph
Bolometric detection of Josephson inductance in a highly resistive environment
本文通过热探针测量发现，处于高阻环境中的约瑟夫森结在直流下呈现库仑阻塞、临界电流消失，但在高频下仍表现为电感器并存在超电流，揭示了其低频与高频响应的本质差异。
2023-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Development of Self-Shunted Josephson Junctions For a Ten-Superconductor-Layer Fabrication Process: Nb/NbN$_x$/Nb Junctions
为提升超导电子学集成度，开发了Nb/NbN$_x$/Nb自分流约瑟夫森结，研究了其特性，发现其比电阻和$I_cR_n$乘积较低，但温度依赖性更强。
2023-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
rf-SQUID measurements of anomalous Josephson effect
本文讨论了由嵌入具有不可忽略电感的超导环中的反常约瑟夫森结构成的rf-SQUID的响应。我们证明了一个适当的扫描面内磁场可以导致总通量和电流在设备中流通调制和表现滞后。分析了系统的阻尼响应作为在不同值的屏蔽参数的异常相移的函数，以突出可以观察到滞后行为的参数范围。证明了穿透SQUID环的磁通量进一步调制系统的滞后响应。此外，我们表明，异常相移可以方便地确定通过测量的平面外磁场，在该设备切换到电压状态和捕获的磁通量子的数量的变化。最后，我们比较了两种不同的设备配置，即，SQUID包括只有一个或两个异常结的响应。实验结果表明，该装置可有效地用于探测和测量反常约瑟夫森效应。
2020-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Tuning the inductance of Josephson junction arrays without SQUIDs
本文提出无 SQUID 的单个 Al/AlOx/Al Josephson 隧道结阵列，利用退磁效应和 Fraunhofer 型干涉实现磁场可调电感，并演示阻抗在 4–8 kΩ 范围可调的传输线。
2022-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Introduction to SQUID Sensors for Electronics Engineers
本文面向电子工程师介绍 SQUID 传感器，通过 RLC 网络、MFET 对偶及线性电流放大器类比，建立其与半导体电路的统一理解。
2023-10-01 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Superconductor-insulator transition in nanowires and nanowire arrays
超导纳米线是约瑟夫森结的双重元件，量子相位滑移过程取代了库珀对的隧穿。当量子相位滑移幅度ES远小于感应能量EL时，纳米线作为超导电感器响应。当电感性能量很小时，响应是电容性的。交叉在低温下作为ES/EL的函数进行了讨论，并与早期的实验结果进行了比较。对于一维和二维阵列的纳米线量子相变预计作为ES/EL的函数。它们可以通过均匀的磁阻挫来调谐。
2014-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Role of kinetic inductance in transport properties of shunted superconducting nanowires
近年来，人们对超导长纳米线的输运特性进行了研究[M. W. Brenner { \it et. al.}，B { \bf{85} }，224507（2012）]。测量的电压-电流（$V$ - $I$）特性被解释为相位滑移中心的出现在分流线，整个线被建模为一个单一的约瑟夫森结。实验中使用的长纳米线的动力学电感通常很大。在这里，我们认为，分流超导纳米线作为一个约瑟夫森结串联电感器。电感取决于导线的长度和截面。在我们的分析中包含电感修改了$V$ - $I$曲线，并增加了从超导状态到电阻状态的切换速率。在一些实际的参数设置中，定量差异可能相当大，并且对于正确理解实验结果可能很重要。通过对不同长度和截面的超导纳米线的研究，我们提出的模型得到了实验验证。
2013-07-10 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Mutual and self-inductance in planarized multilayered superconductor integrated circuits: Microstrips, striplines, bends, meanders, ground plane perforations
本文介绍了多层超导体集成电路中使用的各种电感器的互感和自感的数据：信号迹线宽度从250 nm到几微米的微带线和带状线，位于同一电路层上，彼此之间的距离不同（从250 nm到几微米）和/或垂直间隔的不同层上;直角弯曲的电感;曲折的电感。给出了基本电感的互感和自感的简单解析表达式，在很宽的参数范围内，实验数据的精度优于2%。它们可用于超导集成电路的设计和数字电感提取器的校准。测量是使用在完全平坦化的制造工艺中制造的电路进行的，该工艺具有八个铌层和Nb/Al-AlOx/Nb约瑟夫森结，称为在麻省理工学院林肯实验室开发的超导体电子学的SFQ 5ee和SC 1工艺。互感随着带状线之间的距离呈指数下降，并且作为微带之间的距离的二次幂，强烈地依赖于超导接地层中的磁场穿透深度，而信号迹线的超导特性实际上是无关紧要的。互感对超导导线线宽的弱依赖性表明，超导磁通Transformers的面积-使用交流电源，超导量子比特和传感器阵列的所有数字电路的基本组成部分-与线宽的比例很差，对此类电路的集成规模施加了可预测的上限。
2021-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Dual approach to circuit quantization using loop charges
传统的电路量子化方法是基于节点通量，并跟踪电路岛上节点电荷的运动。然而，对于某些器件，相关的物理可以通过极化电荷在电路分支上的运动来最好地描述，这些分支通常与节点电荷以高度非局部的方式相关。在这里，我们提出了一种方法，双重的传统方法，用于量化平面电路的环路电荷。通过这种方式，极化电荷被直接获得为相邻环上的两个环电荷的差。回路电荷追踪通过回路回路的通量的运动。我们表明，环电荷产生一个简单的描述跨相位滑移结的磁通运输。我们概述了一个具体的建设的基础上的相位滑移结的电路是电磁对偶的任意平面约瑟夫森结电路。我们认为，环电荷也产生了一个简单的描述，在传统的约瑟夫森结分流大阻抗的通量输运。我们表明，一个混合电路的描述中的节点通量和回路电荷产生的洞察力的磁通解压缩的约瑟夫森结由电感器分流。作为一个应用，我们表明，磁通量子比特是很好地近似为一个相位滑移结的实验相关参数。此外，我们认为，$0$ - $π$量子比特是有效的马约拉纳约瑟夫森结的对偶。
2016-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
High Density Fabrication Process for Single Flux Quantum Circuits
该研究开发并优化了一种针对毫开尔文温度下超导量子比特控制与读出电路的高密度单磁通量子制造工艺，通过降低临界电流、采用高动能电感层和PdAu分流电阻，实现了紧凑且高能效的ERSFQ电路集成。
2023-06-19 cond-mat.supr-con physics.app-ph
AC-Biased Shift Registers as Fabrication Process Benchmark Circuits and Flux Trapping Diagnostic Tool
我们开发了一个交流偏置移位寄存器介绍了我们以前的工作（V.K. Semenov等人，IEEE Trans. Appl. Supercond.，第25卷，第3期，1301507，2015年6月）转换成用于评估超导体电子制造技术的基准电路。所开发的测试技术允许提取移位寄存器中所有单个单元的裕度，这反过来又使得有可能估计电路中约瑟夫森结的统计分布。我们应用这种方法成功地测试寄存器有8，16，36，和202千细胞，分别约33000，65000，144000，和809000约瑟夫森结。这些电路是在麻省理工学院林肯实验室制造的，采用完全平坦化工艺，电感线宽为0.4 μm，结密度为1.33x10^6 cm^-2。它们是目前有史以来最大的超导SFQ电路。所开发的技术区分硬缺陷（制造相关）和软缺陷（测量相关），并将其定位在电路中。软缺陷是超导电路所特有的，并且是由有源单元内或单元附近的专用通量捕获壕沟中的磁通量捕获引起的。软缺陷的数量和分布取决于周围的磁场，并随热循环而变化，即使在相同的磁环境中进行。
2016-12-29 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Time-reversal symmetry breaking and inherent Josephson diodes in a multi-component order parameter superconductor
本工作在未刻意构建弱连接的Sr$_2$RuO$_4$单晶微结构中自发形成的畴壁Josephson结内观测到时间反演对称性破缺及多种奇异传输现象，为该材料存在TRSB提供了直接证据。
2026-10-27 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Electromagnetic-Field-Based Circuit Theory and Charge-Flux-Flow Diagrams
本文从麦克斯韦方程推导通用电路方程，提出电荷流图和磁通流图，统一分析相位无关与相位相关电路，实现电路动力学可视化与仿真。
2025-10-10 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Extraction and Simulation of the Impact of Flux Trapping in Moats of AC-Biased Shift Registers
本文通过 InductEx 提取沟槽互耦并用 JoSim 与蒙特卡洛仿真，结合 108,500 个 Josephson 结器件测量，证明合理设计沟槽中的磁通俘获对交流偏置 SFQ 移位寄存器裕度影响很小，阈值差异主要源于结临界电流变化。
2024-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Advanced Fabrication Processes for Superconducting Very Large Scale Integrated Circuits
我们回顾了两个先进的节点的8铌层完全平坦化的过程中最近开发的麻省理工学院林肯实验室制造单通量量子（SFQ）数字电路与非常大规模集成在200毫米晶圆：SFQ 4 ee和SFQ 5ee节点，其中'ee'表示的过程是调整为节能SFQ电路的显着特点。前者有8层超导层，最小特征尺寸为0.5 μm，Mo层为2 Ω/sq的电路电阻。后者有9个超导层：8 Nb布线层的最小特征尺寸为350 nm和一个薄的超导MoNx层（Tc ~ 7.5 K），具有高的动力学电感（约8 pH/sq），用于形成紧凑的电感器。采用低氮含量的非超导（Tc < 2 K）MoNx层作为6 Ω/sq平面电阻，用于约瑟夫森结的分流和偏置。另一个电阻层被添加以形成mΩ范围的层间电阻器，用于从逻辑单元的超导回路释放不需要的通量量子。两个工艺节点都使用Au/Pt/Ti接触金属化进行芯片封装。该技术利用一层Nb/AlOx-Al/Nb JJ，临界电流密度Jc为100 μA/μm^2，最小直径为700 nm。通过248纳米光刻和高密度等离子体蚀刻来限定电路图案。所有电路层都使用SiO2层间电介质的化学机械平坦化（CMP）完全平坦化。讨论了以下问题和结果：结下表面形貌对性能和重复性的影响，临界电流和Jc目标，Nb中溶解的氢的影响，MoNx电阻层和高动态电感层的性能，mΩ范围电阻器的工艺。
2016-02-10 cond-mat.supr-con
