Berry connection from many-body wave functions and superconductivity: Circuit quantization for superconducting qubits and absence of a dissipative quantum phase transition in Josephson junctions
将$U(1)$超导相归结为多体波函数产生的Berry相的新超导理论应用于超导量子比特的电路量子化。在标准理论中超导性的发生所需的相-电荷对偶性在新理论中变得无关紧要，并且解释了约瑟夫森结中没有耗散量子相变。结果表明，电荷衰减项导致紧凑的相位描述，并解释了夏皮罗台阶的出现，而无需引入正常电流。
2021-08-13 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
Josephson tunnel junctions with nonlinear damping for RSFQ-qubit circuit applications
我们证明了超导体-绝缘体-正常金属（S-I-N）结构对超导体-绝缘体-超导体约瑟夫森结的分流具有显著的非线性I-V特性，可以显著地改变约瑟夫森动力学。在约瑟夫森产生的制度中，相位表现为过阻尼坐标，而在超导状态下，阻尼和电流噪声非常小，这对于这种结用于读出和控制约瑟夫森量子比特的应用至关重要。制备了由Nb/AlO ${_x}$ /AuPd结分流的S-I-N型超导Nb/AlO ${_x}$ /Nb结，并与我们的模型一致，在温度低至1.4K时表现出非滞后的I-V特性。
2004-11-24 cond-mat.supr-con
Hamiltonian Extrema of an Arbitrary Flux-Biased Josephson Circuit
针对任意磁通偏置非线性超导 Josephson 电路，本文提出系统寻找 Hamiltonian 极值并计算其邻域级数展开的方法，以支持新型量子器件功能设计。
2023-09-27 cond-mat.supr-con
Josephson current and density of states in proximity circuits with s+- superconductors
我们研究介观电路中的涌现邻近效应，其中包括一个传统的超导体和一个非传统的磷属元素化物超导体被一个扩散的正常或铁磁线分开。重点放在揭示签名的建议s+状态的pnictides从邻近诱导的态密度和约瑟夫森电流。我们发现一个普遍的分析结果的状态密度，既表现出在低能量的超导能隙，和特殊功能附近的超导能隙边缘在较高的能量。后者可用于区分s+-和s++对称性的情况下，在扫描隧道光谱实验。我们还计算了不同结结构的约瑟夫森电流-相位关系，发现这些结结构在很宽的参数范围内都显示出稳健的0-π跃迁。
2012-12-01 cond-mat.supr-con
Stacked Josephson junctions for quantum circuit applications
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；Institute for Quantum Materials and Technologies, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院量子材料与技术研究所）
本研究提出通过垂直堆叠约瑟夫森结形成紧凑电感，采用多层铝和隧道势垒，并用悬浮超导桥连接，实现低损耗，适用于量子比特等电路。
2026-06-11 cond-mat.supr-con
RF bifurcation of a Josephson junction: microwave embedding circuit requirements
约瑟夫森隧道结在动力学分岔点附近被射频驱动，可以放大量子信号。只有当结的电动力环境满足一定的条件时，分叉点才鲁棒地存在。本文提出了一种处理任意微波电路中约瑟夫森结非线性动力学的一般形式。我们找到了存在分叉机制的充分条件：a）结的嵌入阻抗需要在特定频率$ω_{R}$处呈现共振，共振的品质因子$Q$和结的参与比$p$满足$Qp\gg 1$; b）驱动频率应该是低频失谐远离$ω_{R}$超过$\sqrt{3}ω_{R}/(2Q)$。
2006-12-22 cond-mat.supr-con
Shapiro Step on the rc-Branch in the IV-characteristic of a Josephson Junction with an LC-shunting
研究了外辐射对LC电路分流的约瑟夫森结相位动力学的影响。结果表明，当约瑟夫森频率等于所形成的谐振电路的频率时，结的电流-电压特性中出现了附加的谐振电路（rc）支路。我们表明，夏皮罗台阶宽度的幅度依赖性的变化至关重要时，夏皮罗步骤是在rc分支相比，约瑟夫森结的情况下，没有分流。这些效应的实验实现可能会为现有的方法和技术提供非常重要的优势。
2014-05-15 cond-mat.supr-con
Quantum Phase Dynamics in an LC shunted Josephson Junction
本文从理论和实验两方面研究了LC串联电路与约瑟夫森结并联对约瑟夫森动力学的影响。壳层电路的存在引入了两个能量尺度，在特定情况下，这可能与隔离结的等离子体频率有很大不同。约瑟夫森结采用Nb/Al-AlOx/Nb制造技术制造，具有各种片上LC分流电路。在量子极限的光谱测量显示出良好的协议与理论考虑到并联电感和电容的电阻和电容并联结模型。结果清楚地表明，系统的动力学是二维的，导致系统的两个共振模式。这些发现对基于约瑟夫森结的量子比特的设计和操作具有重要意义。
2011-05-21 cond-mat.supr-con
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
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
Substrate insulated Josephson junctions for superconducting quantum circuits
Karlsruher Institut für Technologie（卡尔斯鲁厄理工学院）；Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme, Chemnitz（弗劳恩霍夫电子纳米系统研究所，开姆尼茨）；Institut für Quantenmaterialien und Technologie, Karlsruher Institut für Technologie（量子材料与技术研究所，卡尔斯鲁厄理工学院）
开发了一种利用三维图案化低损耗衬底替代有机抗蚀剂的约瑟夫森结制备技术，可制造高质量三层结，避免引入导致退相干的氧化物和有机材料，适用于高速高温量子电路。
2026-06-11 cond-mat.supr-con
Single flux quantum circuits with damping based on dissipative transmission lines
我们提出并证明了一个特殊的快速单通量量子（RSFQ）电路与频率相关的阻尼功能。这种阻尼是通过用端部开路的RC传输线分流各个约瑟夫森结来实现的。我们的电路包括一个toggle触发器单元，约瑟夫森传输线传输单通量量子脉冲和从这个单元，以及DC/SFQ和SFQ/DC转换器。由于RC线路分流器中的所需频率色散确保了低频下的足够低的噪声，因此这种电路非常适合与通量/相位约瑟夫森量子位集成并实现其有效控制。
2008-04-03 cond-mat.supr-con
Sub-micrometer epitaxial Josephson junctions for quantum circuits
提出了一种亚微米约瑟夫森结外延的制作方案和测试结果。的交界处是使用高温（1170 K）的“通过过程”产生的交界处小到0.8 μ m的直径通过使用光学光刻。蓝宝石（Al_2 O_3）隧道势垒生长在外延Re/Ti多层基电极上。我们已经制造了具有Re和Al顶部电极的器件。虽然室温（295 K）电阻与面积的数据是有利的两种类型的顶部电极，低温（50 mK）的数据表明，与Al顶部电极的结具有高得多的子间隙电阻。利用超导约瑟夫森结量子比特测量了结的微波损耗特性。结果表明，高的子带电阻与改进的量子比特性能相关。
2011-11-22 cond-mat.supr-con
Dynamics of Josephson junctions and single-flux-quantum networks with superconductor-insulator-normal metal junction shunts
在隧道效应微观模型的框架下，我们模拟了超导体-绝缘体-正常金属（SIN）隧道结对约瑟夫森结的分流行为。我们发现，SIN结的电磁阻抗产生的频率依赖性阻尼和动态电抗，这导致在电路的有效电容的增加。我们计算了这些电路的直流I-V曲线和瞬态特性，并解释了它们与反向分流结模型所得曲线的定量差异。基本的单通量量子电路的正确操作与这种SIN分流结，即约瑟夫森传输线和触发器，也已建模。
2005-12-23 cond-mat.supr-con
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
Josephson dynamical simulation using the electronic circuit simulator APLAC: a tutorial
线性有源电路分析程序（APLAC）是一个通用的电子电路模拟程序，自80年代后期以来，它包括了一个内置的约瑟夫森结（JJ）模型。它的能力，在模拟例如。有噪声的超导量子干涉器件（SQUID）、快速单通量量子（RSFQ）逻辑电路、或超导跃迁边缘传感器（TES）在超导电子学领域内相对未知。在这里，我们为APLAC用户提供了一个简短的分步教程，以释放这些功能。
2021-03-21 cond-mat.supr-con physics.ins-det
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 squelch filter for quantum nanocircuits
我们制作并测试了一个由铜粉滤波器组成的静噪电路，该滤波器带有一个接地的嵌入式约瑟夫森结。对于小信号（静噪开启），小结电感从DC到至少1GHz强烈衰减，而对于较高频率，铜粉中的耗散随频率呈指数增加衰减。对于大信号（静噪关断），电路表现为常规的金属粉末滤波器。测量的ON/OFF比大于50 dB，直到50 MHz。这种静噪可以应用于超导量子比特和量子点等量子纳米结构的低温测量和控制电路中。
2009-08-12 cond-mat.supr-con
Evolution of the filamentary 3-Kelvin phase in Pb-Ru-Sr2RuO4 Josephson junctions
讨论了Pb-Ru-Sr_2RuO_4接触中Sr_2RuO_4与Ru金属夹杂物界面处的3-K超导相的演化。利用Ginzburg-Landau模型，分析了Ru中邻近诱导超导性对3 K相拓扑结构的影响。由于Ru中的s波序参量有利于平凡拓扑的3 K状态，因此具有非平凡拓扑的相的起始温度（其与Sr 2 RuO 4的体相相容）基本上降低到体转变温度。由于Sr 2 RuO 4中超导态的拓扑结构对于Pb-Ru-Sr 2 RuO 4接触的约瑟夫森效应至关重要，因此该模型定性地再现了临界电流对异常温度依赖性的实验观察。
2017-08-23 cond-mat.supr-con
A compact design for the Josephson mixer: the lumped element circuit
我们提出了一个紧凑和有效的设计方面的增益，带宽和动态范围的约瑟夫森混频器，超导电路执行三波混频在微波频率。在一个所有集总元件为基础的电路与电流耦合端口，我们展示了非退化放大的微波信号在带宽高达50 MHz的功率增益为20 dB。该混频器的量子效率约为70 $\%$，饱和功率达到$-112$ dBm。
2015-06-08 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantized resonator field coupled to a current-biased Josephson junction in circuit QED
利用拉格朗日方法推导了电流偏置约瑟夫森结分流的$λ$ /4谐振腔的哈密顿量。数值分析了该系统的本征态和量子动力学，表明该系统可以作为弱入射微波场的有效探测器。
2014-03-27 cond-mat.supr-con quant-ph
Ferromagnetic Josephson switching device with high characteristic voltage
我们开发了一种快速磁约瑟夫森结（MJJ）-超导铁磁器件，用于可扩展的高密度低温存储器，其速度和制造与节能的单通量量子（SFQ）电路兼容。我们目前的实验结果超导体-绝缘体-铁磁体-超导体（SIFS）MJJ的高特征电压IcRn的>700 uV证明其适用于超导电路。通过施加磁场脉冲，器件可以在MJJ逻辑状态之间切换。MJJ IcRn产品仅比在同一工艺中联合生产的传统结低约30%，允许集成基于MJJ和基于SIS的超快速数字SFQ电路，工作频率为数十GHz。
2012-05-15 cond-mat.supr-con
Topology-Induced Critical Current Enhancement in Josephson Networks
研究了非均匀结构的约瑟夫森结网络的性质。该网络被成形为“方形梳状”平面晶格，其上的约瑟夫森结连接布置在平面中的超导岛以产生相关拓扑。与参考线性阵列的行为相比，网络的分支的约瑟夫森电流的温度依赖性表现出相关的差异。观察到的现象证明了超导约瑟夫森阵列的新的和令人惊讶的行为，以及与玻色子结阵列的显着相似之处。
2006-09-28 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Vulnerability to Parameter Spread in Josephson Traveling-Wave Parametric Amplifiers
分析了电路参数变化对约瑟夫森行波参量放大器性能的影响。具体而言，我们调查的JTWPA概念是使用磁通偏置的非滞后rf-SQUID的传输线配置，利用三波混频（3 WM）制度。色散工程使相位匹配能够实现$\sim$ 20 dB的功率增益，同时抑制不需要的混频过程的产生。使用3 WM-JTWPA电路模型的两个色散工程概念，即，谐振相位匹配（RPM）和周期性电容调制（PCM）的讨论，结果也可能适用于四波混频（4 WM）JTWPA。我们提出了合适的电路参数集和评估放大器的性能，电路参数的变化和不使用瞬态电路仿真。这种方法固有地考虑到微波反射，不需要的混合产品，不完美的相位匹配，泵耗尽等的情况下，RPM的谐振频率扩展是至关重要的，而PCM是不太敏感的参数扩展。我们讨论的自由度，使JTWPA电路更宽容的参数扩散。最后，我们的分析表明，磁通偏置点的rf-SQUID表现出克尔自由的非线性接近的最佳点关于临界电流扩散。
2023-01-30 cond-mat.supr-con
Diffusion stop-layers for superconducting integrated circuits and qubits with Nb-based Josephson junctions
本文介绍了超导集成电路的新技术.它采用扩散阻挡层（DSL）来保护约瑟夫森结（JJ）免受杂质的层间迁移，改善JJ临界电流（Ic）目标和再现性，消除老化，并消除集成电路中Nb/Al/AlOx/Nb结的Ic和隧穿特性中的图案依赖效应。最近在集成到多层数字电路中的Nb基JJ中发现了后一种效应。例如，在一个示例中，发现Josephson临界电流密度（Jc）可能取决于JJ的环境、与结的铌基（BE）和对电极（CE）接触的金属层的类型和尺寸，并且还随时间变化。电路内的这种Jc变化降低了电路性能和成品率，并且限制了集成规模。这种可变性的JJ被解释为在晶片加工过程中，这改变了AlOx隧道势垒的高度和结构特性的Nb层的氢污染所造成的。氢杂质通过沿Nb线扩散并通过层间接触而在JJ电极和其他电路层之间重新分布，导致Jc的长期漂移。至少需要两个DSL来完全保护JJ免受杂质扩散效应的影响-在结BE的正下方和结CE的正上方。我们已经发现的最简单和技术上最方便的DSL是薄的Al层（从3 nm到10 nm）。它们原位沉积在BE层下，从而形成Al/Nb/Al/AlOx/Nb五层，并且在第一布线层下沉积到结CE，从而形成Al/Nb布线双层。一个显着的改善Jc均匀性150毫米晶圆上也已获得随着大的改善Jc的目标和运行到运行的再现性。
2010-10-26 cond-mat.supr-con
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
A Josephson junction supercurrent diode
当不仅电流的符号而且电流的绝对值取决于所施加电压的极性时，输运被称为非互易。它需要同时打破反演和时间反演对称性，例如，通过自旋轨道耦合和磁场的相互作用。到目前为止，对非互易性的观察总是与电阻率有关，而无耗散的非互易电路元件是难以捉摸的。在这里，我们的工程师完全超导非互易设备的基础上高度透明的约瑟夫森结上InAs量子阱制造。我们证明超导整流远低于转变温度。通过测量约瑟夫森电感，我们将超导非互易性与电流-相位关系的不对称性联系起来，并首次直接导出了超导磁手征各向异性系数。半定量模型很好地解释了我们的实验数据的主要特点。非互易约瑟夫森结有可能成为超导电路的$pn$结是传统的电子学，开辟了新的非耗散电路元件的方式。
2021-03-11 cond-mat.supr-con
Gauge invariant quantization for circuits including Josephson junctions
该研究基于将超导起源归因于多电子波函数非平凡Berry联络的新超导理论，重新审视超导量子比特电路量子化，提出用与电磁矢量势相关的变量替换标准理论的磁通节点，并指出减弱约瑟夫森结超导体耦合可避免激发单电子存在。
2024-03-13 cond-mat.supr-con quant-ph
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
Resonant control of magnetization in a shunted $φ_0$ junction with LC circuit
本文研究了由LC电路并联的$φ_0$约瑟夫森结中通过共振控制磁化的方法，发现共振产生的超导电流可使易轴倾斜并引发磁化进动，倾斜值随自旋轨道相互作用和约瑟夫森能与磁能比增大而增加，并给出了与数值计算吻合的解析表达式。
2024-11-25 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
Coupling and dephasing in Josephson charge-phase qubit with radio frequency readout
SQUID结构的库珀对盒量子位通过探测SQUID的有效约瑟夫森电感实现量子位态的读出。这是通过将量子位耦合到储能电路来实现的，该储能电路在SQUID回路中感应出小的交变超电流。计算了环的几何电感对系统本征态的影响。由于二次耦合到储能电路的量子位移相的效果进行了评估。结果表明，在魔点附近的退相率是相对较低的，除非形成量子位的约瑟夫森结是相当不相似的。在避开的水平交叉点附近，这种失相总是很明显的。
2004-07-22 cond-mat.supr-con
Energy-participation quantization of Josephson circuits
结合非线性器件（如约瑟夫森结）的超导微波电路是新兴量子技术的领先平台之一。增加电路复杂性进一步需要用于计算和优化多模分布式量子线路中的谱、非线性相互作用和耗散的有效方法。在这里，我们提出了一种方法的基础上的能量参与比（EPR）的耗散或非线性元件在电磁模式。EPR是一个介于0和1之间的数字，它量化了每个元素中存储了多少模式的能量。它服从普遍的约束-有效的电路拓扑结构和非线性元件的性质无关。元件的EPR是根据线性化电路（包括损耗元件）的独特、高效的电磁本征模模拟计算的。它们的集合是确定系统量子哈密顿量的关键输入。该方法提供了一种直观和简单易用的工具来测试多结电路。它特别适合于寻找弱非谐系统的哈密顿量和耗散参数，例如耦合到谐振器或约瑟夫森传输线的transmon量子比特。我们实验测试了这种方法的各种约瑟夫森电路，并证明了协议的非线性耦合和模态哈密顿参数，跨越五个数量级的能量，在十几个样本内的几个常数。
2021-08-16 cond-mat.supr-con quant-ph
Magnetically induced Josephson nano-diodes in field-resilient superconducting microwave circuits
Physikalisches Institut, Center for Quantum Science (CQ)
研究开发了在强磁场下工作的非线性和可调谐超导微波电路，发现纳米缩窄量子干涉仪中的磁场诱导约瑟夫森二极管效应，提高了电路性能，并揭示了其在量子电路中的应用潜力。
2026-04-01 cond-mat.supr-con quant-ph
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
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
Magnetic Josephson Junctions with Superconducting Interlayer for Cryogenic Memory
我们研究磁约瑟夫森结（MJJ）-一种具有铁磁势垒的超导器件，用于可扩展的高密度低温存储器，与节能的单通量量子（SFQ）电路兼容。对超导体-绝缘体-超导体-铁磁-超导体（SIS'FS）MJJ进行了实验和理论分析。我们发现，SIS的FS结的性质分为两个不同的类的S'层的厚度的基础上。我们使用HYPRES和ISSP制造工艺的组合的共处理方法来制造Nb-Al/AlOx-Nb-PdFe-Nb SIS的FS MJJ。具有薄超导S '层的所得SIS'FS结构基本上受铁磁层整体的影响。我们制造这些类型的结，以达到与用于超导SFQ电子器件的传统SIS结的器件兼容性，以确保基于MJJ的电路和基于SIS JJ的超快数字SFQ电路的无缝集成。我们报告的MJJ的实验结果，证明其适用于超导存储器和数字电路。这些MJJ表现出的IcRn产物仅比在相同制造中共同产生的常规SIS结的IcRn产物低约30%。这些SIS的FS结构的解析计算与实验符合得很好。讨论了MJJ器件在存储器和可编程逻辑电路中的应用。
2012-12-04 cond-mat.supr-con
Miniaturization of Josephson junction for digital superconducting circuits
在这项工作中，我们简要地概述了各种选择约瑟夫森结，应可扩展到纳米范围内利用纳米级数字超导技术。这种结应具有高的临界电流值$I_c$和正常状态电阻值$R_n$。另一个要求是在制造过程中跨晶片的结参数的高再现性。我们认为，超导体-正常金属-超导体（SN-N-NS）约瑟夫森结的“变厚度桥”的几何形状是一个有前途的选择，以满足这些要求。在S电极间距与N材料相干长度相当的情况下，对SN-N-NS结进行了理论分析。对于通过$I_c$阶结的电流，导出了S电极中超导性存在的结几何参数的限制条件.的结加热，以及可用的机制，为散热，进行了分析。所获得的结果表明，具有高（亚毫伏）值的$I_cR_n$产物的SN-N-NS结可以使用成熟的技术工艺由广泛使用的材料如Nb/Cu的组合来制造。结面积可以按比例缩小到40纳米工艺框架中制造的半导体晶体管的结面积。
2021-07-19 cond-mat.supr-con
Phase-charge duality in Josephson junction circuits: Role of inertia and effect of microwave irradiation
我们研究了两个不同的电路中的相干量子相位滑移的物理包含小约瑟夫森结：（i）一个单一的结嵌入在一个电感的环境和（ii）一个长链的结。从标准的约瑟夫森哈密顿量，单结电路可以使用准经典的方法进行分析，我们制定的条件下，所得到的准电荷动力学是完全对偶的通常的相位动力学与约瑟夫森隧道。对于链，我们使用的事实，它的集体行为可以用一个变量：数量$m$的量子相位滑移存在于它。我们得出的结论是，共轭准电荷的动力学再次是一个单一的约瑟夫森结的标准相位动力学的对偶。在这两种情况下，我们阐明的电感，获得确切的对偶性至关重要的作用。这些结论对微波辐照下的单结和链的行为具有深远的影响。由于这两个系统是由一个模型完全双标准的电容和电容分流结模型，我们预计出现的电流夏皮罗步骤。我们数值计算了相应的电流-电压特性在很宽的参数范围内。我们的研究结果是有趣的，鉴于目前的标准。
2009-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dependence of the maximal superconducting current on resonance frequency in shunted Josephson junction
本文研究了耦合到$LC$电路的分路约瑟夫森结的相位动力学和IV特性。当约瑟夫森频率$ω_J$接近耦合谐振电路的本征频率$ω_{rc}$时，IV特性曲线表现出附加的$rc$分支。我们研究了$rc$ -分支和超导电流分量的不同值的谐振频率的特点。结果表明，超导电流的最大值与谐振频率有关，当$rc$分支的端点接近临界电流时，超导电流的最大值增大。在不同的耗散参数值的谐振频率上的最大超导电流的依赖性是特殊的，优化的最大值似乎是独立的系统参数内$1\%$。
2016-10-04 cond-mat.supr-con
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
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
Josephson interferometer in a ring topology as a symmetry prove of Sr_2RuO_4
本文从理论上研究了由$s$波超导体和Sr $_2$ RuO $_4$组成的两种SQUID中的约瑟夫森效应。结果表明临界约瑟夫森电流对外加磁场的响应随SQUID的类型和对对称性的不同而不同。在$p_x+ip_y$波对称的情况下，角SQUID中的临界电流在临界温度附近成为磁场的非对称函数。我们的结果很好地解释了最近的实验发现[纳尔逊等。等人，Science \textbf{306}，1151（2004）]。我们还讨论了手征畴对临界电流的影响。
2005-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fast optical data transfer into a Josephson junction array
VTT Technical Research Centre of Finland Ltd（芬兰技术研究中心有限公司）；Department of Physics, Lancaster University（兰开斯特大学物理系）
本研究开发了适用于光驱动JAWS的电路，采用双脉冲技术实现了60 Gbit/s的光数据传输速率，约为典型JAWS的4倍，可用于超导量子电路的低功耗光控制。
2026-08-28 cond-mat.supr-con
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
Preserving the Josephson Coupling of Twisted Cuprate Junctions via Tailored Silicon Nitride Circuits Boards
本文提出了一种通过定制硅氮化物电路板制备高质量扭曲BSCCO约瑟夫森结的方法，实现了可重复的超导异质结构制备。
2025-11-20 cond-mat.supr-con
Fractional Josephson effect versus fractional charge in superconducting-normal metal hybrid circuits
分数电荷激发在凝聚态物理中起着核心作用，并且可以通过不同的方式进行探测。如果输运通过无耗散的超电流发生，它们表现为分数约瑟夫森效应，而在耗散输运中，它们可以通过输运统计来揭示。然而，在一个政权的超导和有损电流重合，这两个运输现象之间的关系的充分理解仍然是失踪。此外，特别是对于超导电路，非整数准电荷如何与电荷量子化协调的问题仍然没有完全解决，并且在电路动力学中起着重要作用。在这里，我们的目标是统一上述概念，通过研究系统检测器动力学的Lindbladian捕获相干和耗散传输。电荷量子化在这里是Lindbladian的检测器基的守恒性质，而电荷分数化是其复值本征谱的拓扑性质。我们已经表明，传统的超导正常金属混合电路表现出各种拓扑阶段，包括一个开放量子系统版本的分数约瑟夫森效应。令人惊讶的是，准粒子，通常被认为是一个有害的副作用，在这里是一个必要的成分来观察非平凡的运输行为。
2022-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Josephson directional amplifier for quantum measurement of superconducting circuits
我们已经实现了一个微波量子限制放大器，它是定向的，因此可以在许多量子测量中不需要前置环行器的情况下工作。放大仅在输入和输出端口之间的一个方向上发生。通过多泵浦参量放大结合波干涉实现方向性。我们已经验证了器件的噪声性能，用它来读出超导量子比特和观察量子跳跃。有了这个设备的改进版本，量子比特和前置放大器可以集成在同一芯片上。
2013-11-21 cond-mat.supr-con quant-ph
Flux-driven Josephson traveling-wave parametric amplifier
提出了一种由磁通量波驱动的行波参量放大器的概念。该电路由一个串行阵列的对称直流SQUID电感耦合到一个单独的超导LC传输线进行泵微波，从而信号和泵施加到不同的端口。所提出的三波混频放大器包括，首先，信号（空闲）波的可调相位速度，因此良好的相位匹配，在宽的频率范围内产生大的增益，其次，克服了泵浦耗尽问题。实验参数和特性的放大器进行了评估，并显示在量子信息单光子电路的应用前景。
2019-10-30 cond-mat.supr-con
Circuit-QED with phase-biased Josephson weak links
通过将超导弱连接耦合到微波谐振器，最近的实验探测了光谱，并实现了各种系统中Andreev态的量子操纵。然而，共振器的响应变化的Andreev能级，这是费米性质的占用的定量理解，是失踪。在这里，使用Bogoliubov-德Gennes形式主义来描述的弱链接和一般配方的耦合到谐振器，我们计算的位移的谐振器频率作为一个函数的水平占有率和描述如何过渡诱导相或电场微波驱动器。我们应用这种形式主义来分析最近的实验结果，超导原子接触和半导体纳米线约瑟夫森结使用电路QED技术。
2021-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
