Niobium and niobium nitride SQUIDs based on anodized nanobridges made with an Atomic Force Microscope
提出了一种基于原子力显微镜（AFM）的直写光刻技术制备超导量子干涉器件（SQUID）的方法。该技术涉及使用AFM的电压偏置尖端对Nb或NbN掺杂膜进行无掩模局部阳极氧化。SQUID是弱连接类型，其中两种几何形状已经过测试：Dayem和可变厚度纳米桥。的磁场依赖的最大超电流IC（通量）在SQUID是彻底测量不同的弱连接的几何形状和测试材料。研究发现，调制的形状和深度的Ic（磁通）曲线是很大程度上依赖于弱连接的大小。我们分析的结果，考虑到动力学电感的纳米桥，并使用Likharev-Yakobson模型。最后，我们表明，目前的分辨率达到这种技术（20 nm），使我们能够制造铌弱连接的行为接近理想的约瑟夫森结。
2001-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
High--$T_c$ RF SQUIDs with Large Inductance of Quantization Loop
本文给出了具有大量化环电感的高- $T_c$射频SQUID的信号和噪声特性的实验数据。SQUID是通过在Y $_2$ BaCuO $_5$衬底上涂敷厚膜HTS技术制备的。在液氮温度T=77 K时，首次在RF SQUID中观察到了稳定的量子干涉，其电感值为$L_S=6.6$ nH，即比涨落电感值$L_F\simeq10^{-10}H$大60倍。提出了一种用最佳量化环电感来评价射频SQUID灵敏度的新方法。
2003-05-02 cond-mat.supr-con
Josephson diode effect in monolithic dc-SQUIDs based on 3D Dayem nanobridges
本文提出一种基于3D Dayem纳米桥的单片dc-SQUID超流二极管，通过打破时空对称性实现非互易库珀对输运，最大整流效率约20%，且无需环路电感，易于集成与小型化。
2023-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting Quantum Interference Device based on MgB2 nanobridges
最近发现的超导体MgB 2的转变温度为39 K，在未来的电子学中具有巨大的潜力。其中最重要的是超导量子干涉仪（SQUID）。本文报道了超导MgB_2薄膜中的约瑟夫森量子干涉。调制电压高达30微伏的观察，在所有的MgB 2 SQUID，基于聚焦离子束图案化的纳米桥。这些桥的长度尺度小于100 nm，在4.2 K时具有出色的临界电流密度7 x 10^6 A/cm 2。
2001-05-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Determining the temperature-dependent London penetration depth in HTS thin films and its effect on SQUID performance
高灵敏度超导量子干涉器件（SQUID）和其他基于高温超导薄膜的器件的优化设计需要精确的电感模型。这需要伦敦穿透深度$λ$被很好地定义，不仅在77 K，而且对于任何操作温度，鉴于微型低噪声单级低温制冷机的日益广泛的使用。温度显著影响任何有源超导设备中的所有电感，并且冷却到77 K以下可以大大提高设备性能，然而，在文献中很大程度上缺少HTS设备的电感和$λ(T)$的温度依赖性的准确数据。我们在这里报告的电感测量一组20个不同的薄膜YBCO SQUID在77 K与厚度$t = 220$或113 nm。通过结合实验数据和电感模型，我们发现在77 K的平均穿透深度$λ(77) = 391$ nm，这是独立的$t$。使用相同的方法，我们推导出一个经验表达式为$λ(T)$的另外三个SQUID上测量的制冷机从50至79 K。我们的测量值的$λ(77)$和我们的电感提取程序，然后被用来估计电感和直接耦合的SQUID磁强计的有效面积与大的洗衣机式拾波回路。后者同意优于7%的实验测量值，验证了我们的测量值的$λ(77)$和我们的电感提取方法。
2021-09-28 cond-mat.supr-con
The role of kinetic inductance on the performance of YBCO SQUID magnetometers
当优化由高温超导体YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-x}$（YBCO）制成的超导量子干涉器件（SQUID）磁强计的性能时，电感是一个关键参数，因为较低的SQUID电感$L$导致较低的通量噪声，但也导致与拾取回路的较弱耦合。为了优化SQUID的设计，我们结合电感模拟和测量来提取不同的电感贡献，并测量的传递函数$V_Φ$和磁通噪声$S_Φ^{1/2}$对$L$的依赖性。两个样品之间的比较表明，动态电感的贡献随薄膜质量变化很大，因此使电感测量的SQUID表征的一个重要组成部分。由于改进了对动力学电感贡献的估计，可以在很大程度上避免先前发现的$V_Φ$和$S_Φ^{1/2}$的理论估计与测量值之间的差异。然后，我们使用测量结果和改进的理论估计来优化SQUID几何形状，并达到$S_B^{1/2}$ = 44 fT/ $\sqrt{\textrm{Hz}}$的噪声水平，以获得具有8.6 mm $\times$ 9.2 mm直接耦合拾取回路的最佳SQUID磁力计。最后，我们展示了一种可靠的一次性传感器校准方法，该方法在几个开尔文的温度范围内是恒定的，尽管存在温度相关的耦合贡献，如动力学电感。所发现的动态电感贡献的变化不仅对YBCO SQUID磁强计的设计有影响，而且对所有在其临界温度附近工作的基于窄线宽SQUID的器件也有影响。
2019-10-09 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Analytical derivation of DC SQUID response
本文在反向分流结（RSJ）模型的框架下，研究了过阻尼约瑟夫森结直流SQUID在电阻态和超导态下的电压和电流响应。为了简单起见，我们忽略结电容和噪声效应。对于相对于偏置电流注入点对称的SQUID，得到了电阻态响应的显式表达式。标准化SQUID电感$l = 2 e I_c L/\hbar$（其中$I_c$是约瑟夫森结的临界电流，$L$是SQUID电感，$e$是电子电荷，$\hbar$是普朗克常数）被假定为在$l \leq 1$范围内，随后使用两个拟合参数扩展到$l \approx 7$。在超导状态下，考虑了任意电感值的SQUID电流响应。研究了低温超导体（LTS）技术相关参数的小技术扩散的影响，推广了约瑟夫森结的临界电流和分流电阻相差很小以及电阻态和超导态的SQUID电感肩不等的分析方法。与数值计算结果的比较表明，所开发的解析表达式可以用于实际的LTS SQUID和基于SQUID的电路设计，例如大型串行SQIF，大大减少了仿真时间。
2016-08-08 cond-mat.supr-con
Response of thin-film SQUIDs to applied fields and vortex fields: Linear SQUIDs
本文分析了当伦敦穿透深度λ大于超导膜厚度d时，dc SQUID的特性。我们提出了控制相对于SQUID的线性尺寸的任意值Λ= λ^2/d的静态行为的方程。SQUID的临界电流I_c取决于有效通量Φ，即通过围绕中心孔的轮廓的磁通量加上与围绕该轮廓的电流密度的线积分成比例的项。虽然众所周知，SQUID的电感取决于Λ，我们在这里表明，磁通量从施加的字段和涡旋产生的字段到SQUID的中心孔的聚焦也取决于Λ。我们将这种形式应用于宽度为2 w的线性SQUID的最简单情况，该SQUID由一对共面的间隔为2a的长超导带组成，通过两个小约瑟夫森结一端连接到超导电流输入引线，另一端连接到超导引线。这种SQUID的中心区域与超导共面带状线共享许多特性。我们计算了磁场和电流密度分布、电感（包括几何电感和动力学电感）、磁矩以及作为Λ/w和a/w函数的有效面积。
2005-09-25 cond-mat.supr-con
Onset of phase diffusion in high kinetic inductance granular aluminum micro-SQUIDs
超导颗粒铝由于其高动态电感和低损耗而引起越来越多的关注，有利于其在动态电感粒子探测器、超导谐振器或量子比特中的应用。我们进行开关电流测量DC-SQUID，通过引入两个相同的几何收缩颗粒铝环的各种正常状态的结晶度范围从$ρ_\mathrm{n} = 250\,μΩ\mathrm{cm}$到$5550\,μΩ\mathrm{cm}$。SQUID回路的相对高的动力学电感（在数十nH的范围内）导致所测量的开关电流相对于磁通量的调制的抑制，伴随着朝向三角形形状的失真。我们观察到的开关电流直方图的温度依赖性的变化，增加正常状态的膜电阻率。这种行为表明，超导相的扩散运动的开始跨越收缩的二维搓衣板潜在的SQUID，这可能是由当地的电磁环境的变化，增加正常状态的电导率的薄膜。
2019-08-29 cond-mat.supr-con quant-ph
Inductance measurement of YBCO strip-lines made by ion irradiation
本文研究了离子辐照高温超导带线的电动力学性质，以评估这种技术在RSFQ超导数字电子学中的应用潜力。用电子束光刻荫罩对70 nm厚的超导薄膜进行离子轰击，制备了不同长度和宽度的SQUID环，并在不同温度下进行了测量。通过在SQUID臂中直接注入控制电流来记录电压调制。相应的线电感已被测量，并与3D仿真进行比较。已获得定量一致性，导致典型值为0.4 pH/微米，无接地平面。
2010-08-24 cond-mat.supr-con
Charge-SQUID and Tunable Phase-slip Flux Qubit
一个相位滑移通量量子比特，正好是一个电荷量子比特的对偶，由一个被相位滑移结中断的超导回路组成。在这里，我们提出了一个可调谐的相位滑移磁通量子比特取代的相位滑移结与电荷相关的超导量子干涉器件（SQUID）组成的两个相位滑移结串联一个超导岛。该电荷SQUID充当由所施加的栅极电压控制的有效的相位滑移结，并且可以用于调谐量子位的能级分裂。此外，我们还发现在环路中插入大电感可以降低电感能量，从而抑制相位滑移磁通量子比特的主导磁通噪声。这种增强的相位滑移通量量子位与transmon量子位完全是双的。
2013-03-22 cond-mat.supr-con
Kinetic inductance and voltage response dependence on temperature: Asymmetric dc SQUID case study
本文通过非对称直流SQUID研究动态电感与电压调制深度随温度、几何结构和偏置电流的变化规律，揭示了薄膜厚度、轨道宽度及偏置电流对器件温度工作范围和灵敏度的影响。
2023-07-04 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Hybrid rf SQUID qubit based on high kinetic inductance
我们报道了射频SQUID（超导量子干涉器件）量子比特的发展和微波特性，该量子比特由铝基约瑟夫森结嵌入在由具有高动态电感的TiN薄膜图案化的超导回路中组成。在这里，我们证明了该系统可以提供小的物理尺寸，高的非谐性，和小的分散的设备参数。这种混合器件可以作为工具，进一步揭示完全由无序超导薄膜形成的相移纳米线量子比特中薄膜耗散和退相干的起源。
2017-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Mutual Inductance Sensing SQUID: Cryogenic microcalorimeter based on mutual inductance readout of superconducting temperature sensors
Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）；Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) Braunschweig（德国联邦物理技术研究院（不伦瑞克））
提出基于互感读出的新型SQUID微 calorimeter，利用超导体接近临界温度时磁渗透深度的强温度依赖性，实现高能分辨率的X射线光谱检测。
2026-04-28 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Two SQUID amplifiers intended to alleviate the summing node inductance problem in multiplexed arrays of Transition Edge Sensors
由电流求和配置中的超导过渡边缘传感器构造的频域复用检测器阵列遭受求和节点的有限阻抗，该有限阻抗理想地应该为零。我们建议两个电路，以减轻影响。第一个电路使用电容谐振Transformer来增加TES信号的电压并减小TES信号的电流，以克服互连的寄生电感。在SQUID芯片上，发生向相反方向的阻抗变换。第二电路实现了具有比简单的T形接头更好的分支到分支隔离的功率组合器。两个SQUID设备已被设计和制造的电路的原理证明演示。
2018-10-22 astro-ph.IM cond-mat.supr-con physics.ins-det
Observation of the signatures of sub-resolution defects in two-dimensional superconductors with scanning SQUID
超导体的抗磁化率与其超流密度直接相关。互感是表征薄膜的高灵敏度方法;然而，在传统互感测量中，测量的响应是互感线圈面积上的非平凡平均值，互感线圈通常为毫米尺寸。本文利用超导量子干涉仪对δ掺杂SrTiO_3、LaAlO_3和SrTiO_3界面处的2-DES以及Nb超导薄膜系统的抗磁磁化率进行了局域、孤立的成像，空间分辨率可达0.7 μm。我们表明，这些功能可以建模为局部抑制超流密度，一个单一的参数，每个功能的强度特征。这种方法提供了一个系统的手段，发现和量化的亚微米缺陷的二维超导体。
2018-08-06 cond-mat.supr-con
Limitations of the current-phase relation measurements by an asymmetric dc-SQUID
本文通过基于3D拓扑绝缘体Bi₂Te₂Se的混合约瑟夫森结实验，揭示了非对称直流SQUID测量电流-相位关系的局限性，指出测量准确性取决于CPR导数的不对称性而非临界电流，并为准确测量提供了新思路。
2023-02-06 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
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
Design and experimental study of superconducting left-handed transmission lines with tunable dispersion
研究了超导可调谐共面波导的微波特性。成对的约瑟夫森结正在形成超导量子干涉器件（SQUID），它分流了CPW的中心导体。通过施加外部直流磁场，SQUID的约瑟夫森电感在0.08-0.5 nH的范围内变化。CPW的中心导体包含提供额外电感的串联连接的约瑟夫森结;控制SQUID的磁场足够弱，不会影响单个结链的电感。该电路被设计为具有由可变抑制带分隔的左手和右手传输特性;带边缘可以通过磁场进行调谐。我们目前的传输测量CPWs的基础上，多达120个Nb-AlOx-Nb约瑟夫森结。在零磁场下，我们观察到在8-11 GHz的频率范围内没有抑制带。当施加磁场时，出现7 GHz和9 GHz之间的抑制带。实验数据与数值模拟进行了比较。
2013-09-29 cond-mat.supr-con
The Effect of Parameter Variations on the Performance of the Josephson Travelling Wave Parametric Amplifiers
对基于一维射频SQUID阵列的约瑟夫森行波参量放大器（JTWPA）的性能进行了仿真。与理想模型不同，在理想模型中，所有的SQUID被假定为是相同的，我们允许的变化的设备参数，如SQUID环的几何电感，对地电容，约瑟夫森结电容和临界电流。我们的模拟确认的负面影响的设备参数的变化，导致个别细胞之间的微波反射和偏移的磁通偏置从最佳点。最强的影响是由几何电感的变化，因为它改变波阻抗和磁通偏置。然而，最有害的是点缺陷，例如对地短路，使电路对微波不透明。这对制造过程提出了严格的要求，使其极具挑战性。我们强调在这些设备的参数传播的严格限制，同时也讨论了该计划的变化的鲁棒性
2021-12-14 cond-mat.supr-con
A new family of field-stable and highly sensitive SQUID current sensors based on sub-micrometer cross-type Josephson junctions
我们报道了一种基于亚微米交叉型约瑟夫森隧道结的新型SQUID电流传感器的发展。它们的低总结电容允许超过100 μV的高可用电压摆幅和4.2 K下SQUID的极低噪声。集成的射频滤波器以及在冷却期间高达9.6 mT的高容忍背景场使其高度可靠且易于使用。其输入线圈电感范围为10 nH至2.8 μH，电流灵敏度和耦合能量分辨率分别低至65 fA/Hz^{1/2}和10 h以下，是众多应用的通用工具。
2017-06-16 cond-mat.supr-con
Voltage-current and voltage-flux characteristics of asymmetric high TC DC SQUIDs
我们报告的20个芯片上的高T $_C$ DC SQUID的传递函数和通量的变化，其中一半是故意的几何不对称的测量。所有这些SQUID都是使用标准的高T $_C$薄膜技术制造的，并且它们是单层SQUID，具有通过激光烧蚀沉积到MgO双晶衬底上的140 nm厚度的YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-x}$膜，具有24 $^0$取向差角。对于每一个SQUID，它的固有不对称性参数，i。例如，直接独立地测量每个结的临界电流密度和电阻率。我们发现SQUID的电压-电流和电压-磁通特性在片上扩散的主要原因是SQUID的固有不对称性。我们发现，对于SQUID与一个相对较大的电感（$L>120 $ pH）的电压调制和传递函数是不是很敏感的结的不对称性，而SQUID与较小的电感（$L\simeq 65-75 $ pH）更敏感。所得结果对高T $_C$ SQUID阵列和光栅敏感器件的实现具有重要意义。
2009-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Sketched Nanoscale KTaO3-Based Superconducting Quantum Interference Device
本文首次在KTaO3体系中利用导电原子力显微镜光刻技术制备出超导弱连接和DC-SQUID，验证了其临界电流的磁场周期性调制及栅压可调动态电感，为研究KTO超导物理和开发量子器件提供了新平台。
2024-10-01 cond-mat.supr-con
Direct Observation of a Temperature Dependent 0-pi Junction Transition in a Mesoscopic High Critical Temperature Grain Boundary Junction
我们首次在45对称[001]倾斜晶界结中观察到了温度依赖的0-π结交叉。通过基于低电感DC SQUID的双相敏测试获得的实验数据显示约瑟夫森电流的异常非单调温度依赖性，在温度T* 下临界电流符号变化的明确证据。在相同的温度下，SQUID经历从0-SQUID到pi-SQUID的转变。结果是在良好的协议与理论模型，考虑到中间的间隙状态在低透明度的结。
2003-11-12 cond-mat.supr-con
Direct current superconducting quantum interferometers with asymmetric shunt resistors
研究了非对称分流Nb/Al-AlO $_x$ /Nb直流超导量子干涉器件（SQUID）。在保持总电阻$R$与具有$R^{-1} = R_1^{-1} + R_2^{-1}$的可比较的对称SQUID相同的同时，我们仅用$R = R_{1,2}/2$分流了两个约瑟夫森结中的一个。模拟结果表明，这种非对称SQUID的最佳能量分辨率$ε$和噪声性能比对称SQUID好3--4倍。在4.2K的温度下，对电感为$22\,\rm{pH}$的非对称SQUID进行了实验，得到了$ε\approx 32\,\hbar$.对于可比较的对称器件，实现了$ε= 110\,\hbar$，证实了我们的模拟结果。
2012-06-30 cond-mat.supr-con
Suppression of the critical current of a balanced SQUID
本文对三个约瑟夫森结并联的平衡SQUID的临界电流与磁通量的关系进行了实验研究。与普通直流SQUID不同，临界电流的抑制不依赖于约瑟夫森结的确切参数。抑制基本上仅受SQUID回路的电感限制。我们证明了一个临界电流抑制比高于300的平衡SQUID的最大临界电流30 nA。
2007-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Multi-terminal multi-junction dc SQUID for nanoscale magnetometry
超导量子干涉器件的小型化对于发展灵敏的扫描纳米磁测量工具具有重要意义。然而，nanoSQUID的高灵敏度仅限于所施加的磁场的特定周期值，使得不可能在磁场的中间值处进行精确测量。我们提出了一个多终端，多结SQUID（mSQUID），解除这种限制，通过提供电子手段的量子干涉图案相对于所施加的电场的连续移位的理论研究。对4端子、4结和3端子、3结mSQUID的分析表明，通过向额外端子施加控制电流，可以在任何磁场值下获得最大灵敏度的操作。该模型描述了控制电流，结的不对称性，和mSQUID电感的函数的干涉图案的变化和移位。的mSQUID还示出提供超导结的电流-相位关系的直接测量。衍生的模型提供了一个定量的描述最近开发的多终端nanoSQUID的尖端。
2016-06-17 cond-mat.supr-con
The dynamically asymmetric SQUID: Münchhausen effect
我们报道了一个复杂的零温衰变通道的经典对象在亚稳态耦合到量子自由度。这种设置可以在dc-SQUID中实现，其中两个约瑟夫森结具有相同的临界电流I_c，但具有强烈不对称的动力学参数;更准确地说，选择参数C和1/R对于一个结足够大而对于另一个结足够小，使得第一个结表现为基本经典，但对于第二个结存在量子效应。衰变过程是由量子结的隧穿引发的，这扭曲了经典结的俘获势;如果扭曲足够大，后者的亚稳态就会变得不稳定。我们提出了这个系统的动态相图提供依赖于外部偏置电流I和两个结之间的耦合强度，由环路电感L确定的衰减通道。
2008-01-31 cond-mat.supr-con
Modelling Realistic Multi-layer devices for superconducting quantum electronic circuits
James Watt School of Engineering, University of Glasgow（格拉斯哥大学詹姆斯瓦特工程学院）；National Physical Laboratory（英国国家物理实验室）
本文提出了一种用于超导量子电路的多层设备建模方法，通过多层结构提升了量子比特的非谐振性与性能控制。
2026-02-03 cond-mat.supr-con quant-ph
The effect of bias current configuration on the performance of SQUID arrays
超导电子器件的设计涉及到对电路中所有元件的仔细研究，包括超导偏置引线，然而，偏置电流引线对器件性能的影响以前没有得到解决。在这项工作中，我们介绍了一个理论模型的二维超导量子干涉器件（SQUID）阵列能够模拟不同的偏置电流配置的设备的响应。首先，我们比较了均匀偏置和中心偏置SQUID阵列的电压与磁通量的响应，最大传递函数和电压调制深度。然后，我们计算的时间平均磁通分布的一维和二维中心偏置阵列。最后，我们研究了两种偏置电流配置的性能取决于阵列尺寸，屏蔽参数，热噪声强度和动态自感分数。我们的计算显示：（1）中心偏置一维并联SQUID阵列由于磁通量分布不对称而呈现出异常的电压响应，（2）中心偏置阵列的最优传递函数强烈依赖于并联结数，（3）当串联结数超过并联结数时，中心偏置阵列的性能接近均匀偏置阵列;（iv）虽然屏蔽参数和热噪声强度明显地影响器件性能，但动力学自感分数似乎仅起次要作用。
2023-03-09 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Scanning SQUID characterization of extremely overdoped $La_{2-x}Sr_{x}CuO_{4}$
最近，薄膜合成方法的进步使得对极度过掺杂的$La_{2-x}Sr_{x}CuO_{4}$的研究成为可能。这揭示了超流体密度作为掺杂和温度的函数的令人惊讶的行为，其解释是生动的辩论。一种流行的模型假设电子相分离，其中超导相分数随着掺杂而减少，而一些竞争相（例如铁磁相）逐渐接管。根据互感测量，这种情况的一个问题是，一直到圆顶边缘，超导转变仍然很尖锐。然而，物理相关的尺度是珍珠穿透深度$Λ_{P}$，并且该技术在远大于$Λ_{P}$的长度尺度$L$上探测样品。在本文中，我们使用局部扫描SQUID测量，探测尺度$L << Λ_{P}$上的样品的磁化率。我们的SQUID地图显示均匀的景观的磁化率和良好的整体协议的局部穿透深度数据与散装测量。这些结果有助于一个重要的一块拼图的高温超导性如何消失在过掺杂一侧的铜氧化物相图。
2021-01-12 cond-mat.supr-con
Time-resolved qubit readout via nonlinear Josephson inductance
我们提出了一个广义的色散量子比特读出，它提供了一个可观察的通量量子比特的时间演化。我们的建议依赖于量子比特与高频谐振子的非线性耦合，代表dc-SQUID。通过记录振荡器对谐振驱动的响应和随后的锁定检测来获得关于量子位动力学的信息。以相干量子比特振荡为例，对测量过程进行了仿真。这证实了潜在的测量关系，也揭示了测量方案具有低反作用和高保真度。
2011-08-04 cond-mat.supr-con quant-ph
Nonlinear resonant behavior of the dispersive readout scheme for a superconducting flux qubit
研究了一种由SQUID磁强计和并联电容组成的非线性谐振电路作为持续电流（PC）量子比特的读出方案。量子位的通量状态被检测为SQUID磁力计的约瑟夫森电感的变化，这反过来又介导读出电路的谐振频率的偏移。谐振行为中的非线性和所产生的滞后被表征为输入驱动和相关联的谐振峰值响应两者的功率的函数。基于唯象电路模型的数值模拟显示所观察到的非线性的功能。
2006-09-22 cond-mat.supr-con
Ultrasensitive Proximity Josephson Sensor with Kinetic Inductance Read-Out
提出了一种基于长超导体-正常金属-超导体约瑟夫森结的介观动态电感辐射探测器。这种接近约瑟夫森传感器（PJS）的操作依赖于大的动力学电感的变化，由于辐射下的指数温度依赖性的临界电流。如果作为量热计工作，PJS与dc SQUID读数相结合，则能够在THz范围内提供高达~10^3的信噪比（S/N），而在200 mK下，可以实现低至~ 7 × 10 ^{-20} W（Hz）^（-1/2）的电噪声等效功率（NEP）。高性能加上易于制造使得这种结构作为THz电磁辐射的超灵敏低温探测器具有吸引力。
2008-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Local tuning of the order parameter in superconducting weak links: A zero-inductance nano device
控制纳米结构中的量子序参量（Qs）的振幅和相位对于下一代信息和通信技术是重要的。超导体中吸引电子的长程相干性使这些材料成为此类应用的理想平台。到目前为止，对磁致伸缩的控制仍然局限于宏观尺度，或者通过调节不可调的材料性质，如膜厚度、化学计量和均匀性，或者通过调节外部磁场。然而，尽管期望局部调谐超导体，但是超导体中缺少电阻（这对于某些技术可能是有利的）阻碍了方便的电压偏置调谐。同样，与超导体的纳米级制造相关的挑战阻碍了超导体的局部可调谐性。在这里，我们展示了局部可调谐性的铌，通过图案化与一个单一的光刻步骤的Nb纳米超导量子干涉器件（纳米SQUID），偏置在其纳米桥。我们的设计帮助我们揭示了不寻常的电学特性-有效零电感，这对量子技术和纳米磁传感很有希望。最后，我们伴随着我们的实验结果的半经典模型，这不仅是扩展我们的设备的适用性，但也是有用的，一般用于描述平面纳米SQUID。
2017-08-20 cond-mat.supr-con physics.app-ph quant-ph
A Tunable Monolithic SQUID in Twisted Bilayer Graphene
魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）拥有许多相关的物质状态，可以通过静电掺杂进行调整。超导电性引起了人们的广泛关注，其背后的机制也是一个积极讨论的话题。MATBG已经通过大量的传输和扫描探针实验进行了实验表征。这种材料也成为超导电子学的通用平台，正如单片约瑟夫森结的实现所证明的那样。然而，即使相位相干现象已被测量，没有控制的超导相已被证明到目前为止。在此，我们提出了一个超导量子干涉装置（SQUID）在MATBG，超导相位差是通过控制的磁场。我们观察到的临界电流的磁振荡，证明了长程相干同意与超导载流子的有效电荷为2 e。我们调整到不对称和对称的SQUID配置通过静电控制的临界电流通过结。利用这种可调谐性，我们研究了器件中的电感，发现值高达2μH。此外，我们还直接观察到器件的一个约瑟夫森结的电流-相位关系。我们的研究结果表明，在MATBG超导装置可以按比例放大，并用于揭示材料的性能。我们希望这能促进这种类型设备的更系统的实现，提高提取材料微观特征的准确性。我们还设想出现更复杂的设备，如相位滑移结或高动态电感检测器。
2022-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson junctions and SQUIDs created by focused helium ion beam irradiation of YBa$_2$Cu$_3$O$_7$
通过用$30\, \mathrm{keV}$聚焦He离子束（He-FIB）扫描YBaPDMATHABMN CuPDMATHABMO OPDMATHABMP（YBCO）薄膜微桥，我们建立了临界电流密度$j_\mathrm{c}$随辐照剂量$D$可调的约瑟夫森势垒。$j_\mathrm{c} (D)$的依赖性产生指数衰减。在$4.2\, \mathrm{K}$，当$j_\mathrm{c}$降低到低于$\approx 2\, \mathrm{MA/cm^2}$时，发生从磁通流到约瑟夫森行为的转变。该约瑟夫森结表现出电流-电压特性（IVC），很好地描述了电容和电容分流结模型，没有多余的电流的特征电压$V_\mathrm{c} \lesssim 1\, \mathrm{mV}$。MgO和LSAT衬底上的器件显示非滞后IVC，而SrTiO $_3$上的器件显示小的滞后。对于所有的结，发现一个近似的缩放$V_\mathrm{c} \propto j_\mathrm{c}^{1/2}$。He-FIB照射高剂量产生的$j_\mathrm{c}=0$的障碍和高电阻的$10\, \mathrm{kΩ} \ldots 1\, \mathrm{GΩ}$。这提供了使用He-FIB将高电阻壁或区域写入YBCO的可能性。透射电子显微镜揭示了壁内的非晶相，而对于较低剂量的YBCO保持结晶。我们还用He-FIB定义…
2019-04-29 cond-mat.supr-con
Modelling the transfer function of two-dimensional SQUID and SQIF arrays with thermal noise
本文提出了在77 K温度下，具有过阻尼约瑟夫森结的二维SQUID和SQIF阵列在均匀偏置电流注入下的理论模型。我们的模拟表明，包括约翰逊热噪声的重要性，并揭示了SQUID环之间的互感耦合是次要的。我们的数值结果建立了一个简单的缩放行为之间的电压的1D和2D SQUID阵列的有效性，并表明，相同的缩放行为适用于最大的传递函数。二维SQUID阵列的最大传递函数可以通过施加取决于SQUID回路自感和结临界电流的最佳偏置电流来进一步优化。我们的研究进一步揭示了一个标度行为之间存在的最大传递函数的二维SQUID阵列和一个单一的dc-SQUID。最后，我们研究了一维和二维SQIF阵列的电压响应，并说明了在SQUID环的高度和宽度中添加扩展的影响。
2021-06-21 cond-mat.supr-con math-ph math.MP
Large tunable kinetic inductance in a twisted graphene superconductor
本研究将扭转三层石墨烯集成为SQUID弱连接，测得电子型与空穴型本征超导体具有高达每平方150 nH的可调谐动态电感，并给出相干长度200 nm的上限。
2024-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonlinear kinetic inductance sensor
本研究提出基于超导体/正常金属混合桥动能电感发散特性的非线性动能电感传感器，可探测10 GHz以上单光子且无低频探测下限，还可拓展至多类传感场景。
2023-12-13 cond-mat.supr-con
Hysteretic superconducting heat-flux quantum modulator
本文讨论了在外加磁通量作用下，热偏置SQUID中的热输运问题。适当地扫描驱动通量会导致热电流调制和滞后行为。该装置的响应分析作为一个函数的滞后参数和SQUID的不对称程度，突出的参数范围内的滞后行为是可观察的。明显地，SQUID的温度也显示滞后演化，具有以温度跳变为特征的急剧转变，例如，~ 38 mK用于真实的基于Al的设置。鉴于这些结果，所提出的装置可以有效地找到作为基于温度的超导存储器元件的应用，通过适当地选择装置所基于的超导体，即使在GHz频率下也能工作。
2017-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
The Voltage-Current Characteristic of high T_c DC SQUID: theory, simulation, experiment
本文对大电感（L> 100pH）高T_c直流SQUID的伏安特性进行了理论分析，并与计算机模拟和实验结果进行了比较。对称结的理论电压调制与已知计算机模拟的结果非常一致。研究表明，当临界电流超过某个阈值（约8微安）时，结的不对称性会导致电压调制的增加。低于该值，与对称情况相比，不对称导致电压调制的降低。与实验结果的比较表明，对于对称DC SQUID，电压调制的大部分实验值高于理论曲线，可以用非对称性来解释。它还解释了在小临界电流下位于曲线下方的实验点。然而，这些值的一个显着的一部分，位于曲线以下的结不对称性不能解释。
2005-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Intermode Dephasing in a Superconducting Stripline Resonator
研究了铌超导带线谐振器（SSR）与超导干涉仪（SQUID）的集成。SQUID的大的非线性电感在SSR的响应中引起强的克尔非线性，这又导致SSR的不同模式之间的强耦合。我们的实验表明，这种模间耦合引起的微波光子的退相。失相速率周期性地取决于施加到SQUID的外部磁通量，其中在半整数值（以通量量子为单位）处获得最大速率。为了解释我们的结果，我们将我们的研究结果与理论进行了比较，并发现了很好的一致性。补充信息在arXiv：0901.3133。
2009-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum and classical resonant escapes of a strongly-driven Josephson junction
本文研究了直流SQUID在25 mK（远低于量子-经典交叉温度$T_{cr}$）强共振交流驱动下的相位逃逸特性。SQUID包含两个Nb/Al-AlO $_{x} $ /Nb隧道结，其约瑟夫森电感远大于回路电感，因此其可被视为具有可调临界电流的单个结。我们发现，随着微波功率的增加$W$和在一定的频率$ν$和$ν$ /2，在开关电流分布，\textrm{which is the result of macroscopic quantum tunneling of the phase across the junction}的单一主峰，首先向低偏置电流$I$，然后共振峰的发展。这些结果解释了量子共振相位逃逸涉及单光子和双光子微波抑制势垒。随着$W$进一步增加，主峰逐渐消失，并且共振峰增长为单个共振峰，同时进一步向较低的$I$移动。在一定的$W$处，出现第二共振峰，根据$ν$的值，其可以位于非常低的$I$处。基于经典运动方程的分析表明，这种共振峰可能是由于非线性系统的分岔导致相位粒子以极大振幅共振逃逸而产生的。我们的实验结果和理论分析表明，在$T\ll T_{cr}$中，相粒子的逃逸可以由经典过程控制，如强交流驱动下非线性系统的动力学分岔。
2011-08-18 cond-mat.supr-con
Current Amplification with Vertical Josephson Interferometers
长期以来已经认识到，注入到双结超导量子干涉器件（SQUID）的部分中的控制电流$I_a$能够产生其临界电流$I_c$的变化，从而可以识别电流增益$g=|dI_c/dI_a|$。我们调查的情况下，大的增益可以通过使用垂直约瑟夫森干涉仪，其特征在于由小回路电感实现。我们讨论了这样一个新的设备，它的性能和它的优点，在以前的作品中使用的平面干涉仪的操作理论。两个潜在的应用程序解决。
2011-05-30 cond-mat.supr-con
Tunable $\pmφ$, $φ_0$ and $φ_0\pmφ$ Josephson junction
本文研究了具有非对称电感和非对称临界电流的0- $π$直流超导量子干涉器件。把这种直流SQUID看作一个两端的黑盒子，计算了它的有效电流-相位关系$I_s(ψ)$和约瑟夫森能量$U(ψ)$，其中$ψ$是两端的约瑟夫森相位.我们发现，有一个域的参数，黑盒子具有退化的基态相位$ψ=\pmφ$的$φ$ JJ的属性。$φ$结构域相当大，因此可以很容易地通过实验构建$φ$ JJ。我们推导出当前的相位关系，并表明，它可以通过施加外部磁通量，导致系统之间的连续过渡与静态解决方案$ψ=\pmφ$，$ψ=φ_0$（$φ_0 \neq 0,π$），甚至$ψ=φ_0\pmφ$调谐\emph{in situ}。$φ_0$对外加磁通量的依赖关系不是$2π$（单磁通量量子）周期性的。
2015-06-02 cond-mat.supr-con
Double-Well Potentials in Current Qubits
本文研究了具有穿透外磁通量的rf-SQUID和三约瑟夫森结环的有效势。利用库珀对的波函数的相位演化的周期边界条件，我们得到了与通常的光滑双阱势不同的具有尖形势垒的新的周期势。当超导环的自感和约瑟夫森耦合能较大时，通过尖形势垒的隧穿成为主导。计算隧穿频率，我们看到尖点势可能提供更有效的量子比特。
2003-08-21 cond-mat.supr-con
Experimental Demonstration of a Robust and Scalable Flux Qubit
实现了一种新型的rf-SQUID磁通量子比特，该量子比特对约瑟夫森结临界电流和器件电感的制造变化具有鲁棒性。测量的持续电流和隧道能量之间的两个最低的躺状态，无论是在相干和非相干制度，提出。这些实验结果被证明是在一个量子力学的哈密顿量的参数独立校准的预测，从而证明了该设备作为一个通量量子比特的识别。此外，通量和临界电流噪声谱密度的测量表明，这些设备与Nb布线是最好的铝布线rf-SQUID在文献中报道thusfar，与$1/f$通量噪声谱密度在$1 $ Hz的$1.3^{+0.7}_{-0.5} μΦ_0/\sqrt{\text{Hz}}$。给出了一个将观测到的磁通噪声谱密度转换为自由感应衰减时间的显式公式，该公式适用于在能量本征基中运行的偏置到其最佳点的磁通量子比特。
2009-09-24 cond-mat.supr-con
Magnetic Phase Control of a Thick SNS Weak Link: Proposed experimental scheme
该研究提出了一种实验方案，通过强相-磁通耦合实现厚SNS弱连接的磁相控制，展示了其在超导量子电路中的应用潜力。
2025-11-26 cond-mat.supr-con
Kinetic inductance traveling wave amplifier designs for practical microwave readout applications
针对KIT难集成、泵浦功率需求高的问题，提出采用薄NbTiN薄膜和倒置微带线的新型KIT设计，实现10dB以上增益、5.5-7.25GHz带宽，系统附加噪声不超3个量子，可用于实用微波读出。
2024-12-13 cond-mat.supr-con quant-ph
Current-phase relation of a WTe2 Josephson junction
本研究通过测量WTe2约瑟夫森结的电流-相位关系，发现额外电感影响测量，并开发数值方法恢复关系，揭示短弹道极限下的4π周期效应。
2023-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
WSi weak link element with a non-sinusoidal current-phase relation
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）
该研究通过实验展示了由非晶高动能感应材料钨硅化物制成的约束结构在三维RF-SQUID中的非线性行为，发现其行为与具有锯齿状电流-相位关系的约瑟夫森结或量子相滑移元件一致，并测量了稳定态的弛豫时间。
2026-05-20 cond-mat.supr-con quant-ph
Quasi-particle transitions in charge-phase qubits probed by rf oscillations
我们研究了SQUID配置的Al电荷相位量子比特中的跃迁，该量子比特电感耦合到RF储能电路，该RF储能电路使得可以通过测量量子比特的电感来读出状态。根据通量和电荷偏置以及射频振荡的幅度，我们探测了量子比特状态的基态或动态变化，我们将其归因于随机单准粒子隧穿到量子比特岛上和离开量子比特岛以及与量子比特交换能量。在这个模型中，准粒子诱导的量子比特的跃迁的选择规则进行了讨论。
2007-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.supr-con
