Fractional Josephson effect in a quadruple quantum dot
一个双量子点耦合到一个s波超导体，并受到一个非均匀的磁场可以托管一对零能量马约拉纳费米子时，点的属性进行适当的调整。在这里，我们证明了在两个这样的双点隧道耦合到彼此产生分数4 π约瑟夫森效应的可能性。我们讨论了这种效果的鲁棒性的扰动远离参数空间中的特殊点，其中非耦合的双点主机马约拉纳费米子。我们证明了在强耦合双点中产生周期为8 π和12 π的约瑟夫森效应的可能性。
2013-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fractional Josephson effect in nonuniformly strained graphene
石墨烯晶格中的非均匀应变分布可以产生均匀的伪磁场和相关的伪朗道能级，而不会破坏时间反演对称性。我们证明，通过诱导超导性的非均匀应变的石墨烯片，最低的伪朗道水平分裂的配对间隙可以通过改变配对电位的符号反转。作为这种反转的结果，我们预测，约瑟夫森$π$结沉积在应变石墨烯片的顶部表现出一维无带隙模式沿结传播。这些无带隙模式介导单电子隧穿穿过结，产生$4π$ -周期性分数约瑟夫森效应。
2017-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fractional Josephson Effect with and without Majorana Zero Modes
众所周知，当Aharonov-Bohm通量变化时，在Majorana零模存在下约瑟夫森效应的低能物理表现出$4π$周期性，这与通常超导结中的$2π$约瑟夫森周期性相反。我们研究了Majorana纳米线系统中一维拓扑超导体中的分数约瑟夫森效应，重点研究了具有自旋轨道耦合的超导半导体纳米线中的相能关系的特征，包括实验系统中的不同因素，如短的线长，超导能隙的抑制，以及Andreev束缚态的存在。我们发现，即使在没有马约拉纳零模，一些非拓扑物理效应可以表现出$4π$周期性的相位能量关系的约瑟夫森结，从而提供了一个假阳性信号分数约瑟夫森效应没有潜在的马约拉纳零模。此外，我们考虑了超导纳米线中化学势分布不均匀导致四个Majorana束缚态的几种情况，并构建了有效的四Majorana模型来正确描述Josephson效应的低能理论。在这种设置中，多个马约拉纳零模也可以具有$4π$分数约瑟夫森效应，尽管基础物理学源于Andreev束缚态，因为两个靠近的马约拉纳束缚态有效地形成Andreev束缚态。我们的工作表明，仅仅观察到模拟$4π$周期性的分数约瑟夫森效应，本身不能作为拓扑超导性的决定性证据。这一发现对正在进行的寻找非阿贝尔马约拉纳零模式和开发拓扑量子比特的努力具有重要意义。
2018-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fractional Josephson Effect in Number-Conserving Systems
研究了粒子数守恒系统中的分数约瑟夫森效应，该系统由准一维超导体耦合到纳米线或带有分数电荷激发的$e/m$（其中$m$为奇数）的边缘组成.我们发现，由于系统中的拓扑基态简并性，通过超导回路的磁通量的超导电流的周期性是非平凡的，这提供了一种可能性来检测由$dc$超导电流测量物质的拓扑相位。使用纳米线和准一维超导体的微观模型，我们推导出一个有效的低能量理论的系统，考虑到量子相位起伏的影响。本文讨论了具有有限充电能量的介观超导环中分数约瑟夫森效应相对于量子相位滑移的稳定性。
2015-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Supercurrent switching in Three- and Four- Terminal Josephson Junctions
通过改变栅极电流来控制约瑟夫森电流最近已在4端和3端结中得到证实。我们表明，当栅极是弱耦合到约瑟夫森结，约瑟夫森电流与栅极电流（或与栅极电压）的关系是相同的四端和三端的几何形状。在低温下，超电流作为栅极电压的函数突然切换，但作为栅极电流的函数仅缓慢切换。
1998-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Haldane Gap and Fractional Oscillations in Gated Josephson Arrays
扭曲的量子XXZ模型和门控约瑟夫森结阵列之间的类比被用来预测尖锐的结构中的临界电流与栅极电压，和分数交流约瑟夫森频率。我们证明了选择规则的水平交叉，这意味着分数周期的基态与不同的Aharonov-Bohm通量。外推数值对角化阶梯，找到一个Haldozen间隙在中等易平面各向异性，与消失的超流刚度。提出了实验实现这些新的效果的物理参数。
1998-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Microwave studies of the fractional Josephson effect in HgTe-based Josephson junctions
物质拓扑相的兴起与它们承载马约拉纳束缚态的潜力密切相关，马约拉纳束缚态是寻求强大的、拓扑保护的量子信息处理的一个强有力的因素。为了产生这样的状态，一种选择的方法是在拓扑绝缘体中诱导超导性。超导性和拓扑绝缘体的电子性质之间的相互作用的工程是一项具有挑战性的任务，因此理解简单的超导器件如约瑟夫森结的物理是非常重要的，其中新的拓扑性质有望出现。在这篇文章中，我们回顾了最近的实验研究拓扑超导拓扑绝缘体，使用微波激发和检测技术。更准确地说，我们已经制造和研究的拓扑约瑟夫森结的碲化汞的弱连接在两个Al或Nb接触。在这样的设备中，我们已经观察到两个签名的分数约瑟夫森效应，这是预计将出现从拓扑保护的无隙Andreev束缚态。我们首先回顾拓扑约瑟夫森结的理论背景，然后转移到实验观察。然后，我们评估所观察到的功能的拓扑起源，并得出结论，展望更先进的微波光谱实验，目前正在开发中。
2018-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Degeneracy of Majorana bound states and fractional Josephson effect in a dirty SNS junction
本文利用哈密顿量的手征对称性，研究了二维$p$ -波超导体/脏正常金属/ $p$ -波超导体结中多个Majorana费米子的稳定性.当结$φ$的相位差为$π$时，我们将证明正常金属中所有的Majorana束缚态都属于相同的手征。由于这种纯手征特征，即使在随机势的存在下，马约拉纳束缚态在零能量处也保持了高度的简并性。因此，通过简并MBS的库珀对的谐振传输在$φ=π-0^+$处携带约瑟夫森电流，这解释了在许多先前的论文中讨论的分数电流-相位关系。
2016-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Time-Reversal-Invariant $Z_4$ Fractional Josephson Effect
我们研究了量子自旋霍尔边态介导的约瑟夫森结，并证明了在时间反演对称性存在的情况下，电子-电子相互作用导致了无耗散的分数约瑟夫森效应.令人惊讶的是，周期是$8π$，对应于约瑟夫森频率$eV/2\hbar$。我们估计的相互作用引起的多体能级分裂负责这种效果的大小，并认为它可以使用隧道光谱测量。对于强相互作用，我们表明约瑟夫森效应与超导体之间的电荷$e/2$准粒子的弱隧穿有关。我们的理论描述了一个四重的基态简并，这是类似于耦合的“分数”马约拉纳模式，但保护的时间反演对称性。
2014-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Nonequilibrium Fractional Josephson Effect
研究表明时变电压脉冲可使 Josephson 结中的 cos(ϕ) 项与 sin(ϕ) 项耦合，在近零频束缚态下产生与基态费米子宇称无关的非平衡分数 Josephson 效应。
2023-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Detecting topological superconductivity using low-frequency doubled Shapiro steps
分数约瑟夫森效应已经在许多情况下被观察到作为包含零能量马约拉纳模式的拓扑超导态的签名。我们提出了一个非拓扑的方案，可以产生分数约瑟夫森效应一般在基于磁控管的约瑟夫森结，即一个共振杂质束缚态弱耦合到一个高度透明的沟道。我们证明了分数交流约瑟夫森效应可以通过朗道-齐纳过程产生，该过程翻转了杂质束缚态的电子占据。马约拉纳模式的约瑟夫森效应签名变得不同于这种非拓扑的情况下，只有在低频率。我们证明了分数交流约瑟夫森效应的一个变体，即低频加倍的夏皮罗台阶，可以提供一个更可靠的签名的拓扑超导态。
2017-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Reply to `Comment on "Absence versus Presence of Dissipative Quantum Phase Transition in Josephson Junctions"'
本文针对三位学者就作者2022年PRL论文提出的评论作出正式回应。
2022-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Fractional Josephson Effect: A Missing Step Is A Key Step
物理学家们正在寻找可以容纳马约拉纳的超导材料。这些难以捉摸的粒子的新证据是由一个偶然的狄拉克半金属介导的约瑟夫森效应中缺失的夏皮罗步骤提供的。
2018-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Fractional spin and Josephson effect in time-reversal-invariant topological superconductors
时间反演不变拓扑超导（TRITOPS）导线是已知的主机分数自旋hbar/4在其端部。我们研究了这种分数自旋如何影响TRITOPS-量子点-TRITOPS约瑟夫森结中的约瑟夫森电流，描述了一个可以在拓扑和非拓扑相位之间调谐的模型中的导线。我们用连续时间蒙特卡罗模拟计算了完整模型的平衡约瑟夫森电流，并在有效的低能理论下解释了结果。我们表明，在拓扑相，0到π跃迁是淬火通过形成一个自旋单态从量子点自旋和分数自旋与两个相邻的拓扑超导体。
2017-07-31 cond-mat.mes-hall
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
Microwave signatures of $\mathbb{Z}_{2}$ and $\mathbb{Z}_{4}$ fractional Josephson effects
我们提出了一个多体精确对角化研究电路量子电动力学架构中的$\mathbb{Z}_2$和$\mathbb{Z}_4$约瑟夫森效应。对具有最近邻库仑相互作用的Kitaev链约瑟夫森结进行了数值模拟。高度透明的Kitaev链结的低能量有效理论被证明是相同的量子自旋霍尔绝缘体的边缘处创建的结。通过将相互作用的结电容耦合到微波谐振器，我们预测了分数约瑟夫森效应对腔频率和时间分辨反射率测量的签名。
2018-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Fractional Spin Josephson Effect and Electrically Controlled Magnetization in Quantum Spin Hall Edges
本文研究了由二维时反不变拓扑绝缘体构成的隧道结耦合的两个铁磁体系统中的自旋约瑟夫森效应。在类比的约瑟夫森效应在超导体中的电荷的更常见的研究的情况下，我们调查的相位相干{ \it自旋}电流的性质导致的两个铁磁体的面内磁化角的错位。我们发现，拓扑绝缘势垒提供了令人兴奋的前景托管{ \it分数}自旋约瑟夫森效应介导的束缚态在铁磁体-拓扑绝缘体界面。我们提供了多种观点来理解这种效应的$4π$周期性。我们讨论了几个可测量的后果，如，产生的横向电压信号，允许纯电气测量，这种效果的逆，其中施加的电压引起的横向自旋电流，和分数AC自旋约瑟夫森效应。
2012-06-14 cond-mat.mes-hall
Consideration of ac Josephson Effect in Fractional Quantum Hall States
研究了分数量子霍尔态中的交流约瑟夫森效应现象。量子霍尔器件具有均匀厚度的电子层。我们考虑一种新的量子霍尔器件。该器件具有垂直于电流方向的狭窄部分。窄部分具有比其它部分小的电子层厚度。当磁场或电流被具有恒定频率值f的振荡调制时，可以观察到交流约瑟夫森效应。当电流超过阈值时，出现电压阶跃。阶跃值V与转移电荷Q的关系为V=（2 π hbar f）/Q。我们研究了转移电荷Q的值如何依赖于分数填充因子nu。分数量子霍尔态的波函数影响Q的nu依赖性。我们根据波函数类型对Q值进行了分类。相应地，对超导体中交流约瑟夫森效应的观察阐明了分数量子霍尔态的结构。
2008-07-02 cond-mat.mes-hall
Qubit States Based on Fractional Vortices in $0-π$ Josephson Junctions
研究 $0-π$ 约瑟夫森结中分数涡旋与反涡旋导致的双稳态自由能景观，长结下为稳定平衡态，短结下量子隧穿增强，有望实现类量子比特二能级动力学。
2026-06-17 cond-mat.mes-hall
Fractional ac Josephson effect as evidence of topological hinge states in a Dirac semimetal NiTe2
实验研究了耦合到 NiTe2 单晶薄片的超导铟引线间的 Josephson 电流，通过观察到半整数 Shapiro 台阶和稳定的奇数台阶，证实了 NiTe2 中拓扑铰链态的 Josephson 电流传输。
2024-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Time-dependent driving and topological protection in the fractional Josephson effect
该研究聚焦含时驱动在量子硬件控制中的被忽略效应，分析磁通调控Majorana结中含时磁通产生的电动势对基态简并鲁棒性的破坏，指出能谱展平可通过直流超流抑制测量，为拓扑量子器件调控提供参考。
2023-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Comment on "Absence versus Presence of Dissipative Quantum Phase Transition in Josephson Junctions''
本文评论 Masuki 等人关于约瑟夫森结耗散量子相变的工作，指出其数值重整化群实现不受控，且相图中不存在重入超导的证据。
2023-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dissipation-enabled fractional Josephson effect
在量子自旋霍尔绝缘体中实验观察到了$4π$周期性交流约瑟夫森效应，这是拓扑约瑟夫森结的一个标志。这一发现是出乎意料的，因为时间反演对称性防止了螺旋边缘状态的反向散射，因此抑制了约瑟夫森电流的$4π$周期分量。在这里，我们分析了两个粒子的非弹性散射作为一个可能的解释这一实验发现。我们发现，一个足够强的非弹性散射恢复的$4π$周期性的组件的电流超出了短约瑟夫森结制度。它的特征是在约瑟夫森频率的一半处的结的功率谱中的可观察到的峰值。我们建议使用的峰值宽度对所施加的偏压和直流电流的幅度的指数依赖性作为验证的手段，非弹性散射确实是负责的$4π$周期性信号的机制。
2018-09-13 cond-mat.mes-hall
Fractional spin Josephson effect in topological spin superconductors
本文基于 Kitaev 链自旋对应模型，用 S 矩阵和格林函数方法研究拓扑自旋超导体的自旋约瑟夫森效应，发现在位能量可引发分数与整数效应转变及电荷泵浦，为自旋输运探测提供新途径。
2024-12-11 cond-mat.mes-hall
Topological superconductivity and fractional Josephson effect in quasi-one dimensional wires on a plane
提出了一种在平面上准一维结构中实现时反不变拓扑超导的方法，这种结构是在高压下将超导材料填充到沸石和石棉等介电基质的周期性通道中而制成的。当线内s波和线间d波配对发生时，在存在大的自旋轨道相互作用的情况下，拓扑超导相成立。克拉默斯的马约拉纳束缚态对出现在每条线的边缘。我们分析了塞曼磁场对马约拉纳零能态的影响。平面内的磁场被证明使不对称的能量色散，然而马约拉纳费米子生存由于保护的粒子-空穴对称性。将Majorana准粒子从一根导线的末端隧穿到最近邻导线的末端，产生具有$4π$周期性的边缘分数约瑟夫森电流.
2015-12-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
All fractional Shapiro steps in the RSJ model with two Josephson harmonics
L. D. Landau Institute for Theoretical Physics RAS（朗道理论物理研究所）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；Laboratory for Condensed Matter Physics, HSE University（高等经济大学凝聚态物理实验室）
本文研究了RSJ模型中通过包含两个约瑟夫森谐波产生所有可能分数肖普步骤的现象，并揭示了正负分数步骤的不对称性。
2025-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con math-ph
Ac Josephson Effect in Topological Josephson Junctions
拓扑超导体允许零能量马约拉纳束缚态在其边界。在这篇综述文章中，我们讨论了如何探测两个拓扑超导体之间的约瑟夫森结中的这些马约拉纳束缚态。在没有施加偏压的情况下，这些状态的存在会产生Andreev束缚态，其能量在超导相位差中周期性地变化$4π$。根据约瑟夫森关系，施加的电压偏置导致动态变化的相位。此外，它导致动态的占领的束缚态通过其非绝热耦合的连续。虽然约瑟夫森关系表明由于束缚态的$4π$周期性而产生的分数约瑟夫森效应，但其可观测性依赖于实验探测时间尺度上束缚态占据的守恒。我们研究了束缚态的寿命，并确定了它必须比较的时间尺度。特别是，我们感兴趣的分数约瑟夫森效应在夏皮罗步骤和电流噪声测量的签名。我们还讨论了零能Majorana态在耗散亚隙电流上的表现。
2013-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Spontaneous fractional Josephson current from parafermions
Aix Marseille Univ, Université de Toulon, CNRS, CPT（艾克斯-马赛大学、土伦大学、法国国家科学研究中心、理论物理中心）；International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（国际理论科学中心、塔塔基础研究所）；Department of Physics, Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Kolkata（印度科学教育研究院加尔各答分校物理系）
研究了一种由两个量子霍尔系统边缘模式构成的parafermion约瑟夫森结，通过s波超导体近邻作用。通过控制两个反向传播边缘长度差异，可产生自发电相偏置，对Majorana或parafermion零模实现电控。
2022-08-28 cond-mat.mes-hall
Anomalous Topological Pumps and Fractional Josephson Effects
我们发现了超导体约瑟夫森效应中的新型拓扑泵。在由时间反演和粒子-空穴对称性的乘积定义的手征对称性下，相位差是奇数，它充当反常绝热参数。这些泵送循环不同于"周期表"中的泵送循环，并且以$Z\times Z$或$Z_2\times Z_2$强不变量为特征。我们确定在类AIII的一般分类，和那些在类DIII与一个单一的异常参数。对于DIII类的$Z_2\times Z_2$拓扑泵，一个$Z_2$不变量描述了费米子宇称和自旋泵的重合，而另一个不变量反映了Majorana Kramers对的非阿贝尔统计，导致三种不同的分数约瑟夫森效应。
2013-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Disorder effects in planar semiconductor-superconductor structures: Majorana wires versus Josephson junctions
本文数值分析了平面 Josephson 结在电荷杂质与表面粗糙度无序下的低能物理，发现其拓扑超导相通常比混合纳米线更具鲁棒性，但大化学势区间会引发破坏 MZMs 稳定性的巨大有限尺寸效应。
2025-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Absence versus Presence of Dissipative Quantum Phase Transition in Josephson Junctions
尽管缺乏具体的实验证据，但耗散量子相变已被广泛认为发生在耦合到电阻的约瑟夫森结中。在这里，在数值和分析的非微扰重整化群（RG）分析的基础上，我们揭示了以前的微扰参数的故障，并藐视的共同智慧，过渡总是发生在量子电阻$R_{Q} \!=\! h/(4e^2)$。我们发现，RG流在非微扰制度诱导非单调重整化的充电能量，并导致一个定性不同的相图，绝缘体相被强烈抑制到深电荷制度（库珀对箱），而系统总是超导的transmon制度。我们确定了一个以前被忽视的危险的不相关的术语作为传统理解失败的根源。我们的预测可以在最近实现高阻抗长超导波导的实验中得到验证，并将为长期存在的关于耗散量子相变在反向分流约瑟夫森结中的命运的争论提供解决方案。
2022-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Josephson junction of finite-size superconductors on a topological insulator under a magnetic field
理论研究了在磁场作用下，两个有限尺寸$s$波SC在拓扑绝缘体上形成的约瑟夫森结。在某些条件下，结主机的手征马约拉纳模式包围两个有限大小的SC。扩展的手征Majorana模与结内态的相互作用可以导致非平凡的拓扑效应，如文献[1]中预测的$2n π$分数AC约瑟夫森效应。\cite{ChoiSim}我们表明，$2n π$分数交流约瑟夫森效应可以发生在一个现实的情况下，如存在的midgap状态，而不需要微调的结的参数。我们还发现，在很宽的交流偏压范围内，Shapiro尖峰结都呈现出丰富的结构，这有利于$2n π$分数交流约瑟夫森效应的实验验证.此外，我们还讨论了如何通过测量约瑟夫森电流来观察编织结的马约拉纳费米子的操作的非对易性。最后，我们研究了结的状态演变时，结主机从$2n π$分数AC约瑟夫森效应的情况下，不同数量的马约拉纳零模。
2019-08-29 cond-mat.mes-hall
A Josephson frequency for fractionally charged anyons
任意子是二维电子系统中的分数电荷激发态，在分数量子霍尔效应的拓扑有序态中产生。它们的动力学对于拓扑量子相位和可能的无退相干量子信息方法至关重要，但是在实验上观察这些动力学是具有挑战性的。在这里，我们报告了任意子的动力学性质：长期预测的约瑟夫森关系fJ=e*V/h，电荷e*=e/3和e/5，其中e是电子的电荷，h是普朗克常数。当以微波频率fJ照射触点时，该关系表现为光辅助散粒噪声（PASN）对电压V的依赖性的显著特征。验证的PALHE PASN模型指出了一条实现基于levitons的时间分辨任意子源的途径。
2019-03-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superconducting diode effect in fractal superconductors: fractional-order Ginzburg-Landau theory for Josephson junctions
Istituto di Struttura della Materia of the National Research Council（国家研究委员会结构材料研究所）；Ankara University（安卡拉大学）；Institute of Physics, H.Cavid 33（H.卡维德物理研究所）；Khazar University（哈扎尔大学）
本文提出了一种分数阶吉辛格-兰道理论，用于研究分形超导体中非互易超导传输和二极管效应，通过调节分数阶和寿命奇点强度实现接近完美的超导二极管。
2026-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con math-ph
Signatures of odd-frequency correlations in the Josephson current of superconductor/ferromagnet hybrid junctions
将双层铁磁体与单重态偶频超导体接触，可以实现有效的三重态奇频超导体。在这项工作中，我们研究了具有不同对称性的超导体之间的约瑟夫森效应（例如，奇频率与偶频率）。特别地，我们研究了通过弱单重态偶频超导体的两个三重态奇频超导导线之间的超电流流动。我们表明，下面的超导转变的弱超导体的临界电流的特殊的温度依赖性是奇/奇频率和奇/偶频率约瑟夫森耦合之间的竞争的签名。
2015-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Non-equilibrium Josephson effect through helical edge states
本文研究了磁势垒存在下，通过二维拓扑绝缘体的螺旋边缘态连接的超导体之间的约瑟夫森结。由于该结的平衡Andreev束缚态在超导相位差中是4Pi周期的，因此推测在有限的直流偏置电压下，该结表现出具有约瑟夫森频率一半的分数约瑟夫森效应。使用散射矩阵的形式主义，我们表明，这种效果的签名可以看出，在有限频率的电流噪声。此外，我们还讨论了在超导体边缘形成的马约拉纳束缚态的其他表现形式。
2011-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Geometry-related magnetic interference patterns in long SNS Josephson junctions
我们已经测量了临界电流依赖于两个长SNS结不同的正常线的几何形状的磁通量。样品由连接到W触点的Au线通过聚焦离子束辅助沉积制成。我们可以将磁图案从准一维正常线的单调高斯样衰减调谐到方形正常线的夫琅和费样图案。我们解释的单调极限与半经典的一维模型，我们适合两个字段的依赖性与数值模拟的二维Usadel方程。此外，我们观察到整数和分数夏皮罗步骤。整数阶跃的磁通量依赖性如预期地再现了临界电流Ic的依赖性，而分数阶跃随着磁通量的衰减比Ic慢。
2012-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Unveiling Topological Hinge States in the Higher-Order Topological Insulator WTe$_2$ Based on the Fractional Josephson Effect
POSTECH（浦项科技大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；Asia Pacific Center for Theoretical Physics（亚太理论物理中心）
通过研究Al-WTe₂-Al近邻约瑟夫森结的肖皮步骤，揭示WTe₂中拓扑铰链态的拓扑性质，为拓扑超导体研究提供新方向。
2025-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Tunable effective length of fractional Josephson junctions
拓扑约瑟夫森结（TJJ）由于其具有马约拉纳零模而受到广泛关注。在长结中，即结长度超过超导相干长度的结中，TJJ以临界电流的特定特征表现出来。在这里，我们建议将介导TJJ的螺旋边缘状态耦合到额外的通道或量子点，通过这些通道或量子点，可以通过与这些耦合相关的可调参数来增加有效结长度，从而即使在短结中也可以进行这种测量。除了有效的低能量模型，我们处理解析，我们调查实现的凯恩-梅勒模型与边缘钝化，并通过紧束缚模型处理它们的数值。在每种情况下，我们明确计算的临界电流使用Andreev束缚态谱，并表明，它不同的情况下，强和弱的宇称变化的扰动（准粒子中毒）在有效的长结。
2021-12-31 cond-mat.mes-hall
Novel Josephson Effects in d-wave Superconductor Junctions with Antiferromagnetic Interlayers
我们计算了通过约瑟夫森隧道结的直流超导电流，该隧道结由夹在两个d波超导体（d）之间的反铁磁（AF）夹层组成。这样的d/AF/d结表现出丰富的约瑟夫森电流对层间参数的依赖性，包括随着温度或层间厚度的变化而发生0-π跃迁的可能性。此外，我们研究了d/I/d结时，dSC导线包括次优势磁相关。在这种情况下，界面附近的感生磁性可以强烈地减小110取向结的临界电流，而对于100取向没有得到抑制。这可能有助于解决高温超导体中临界电流与晶界角关系的长期难题。
2007-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fractional transconductance via non-adiabatic topological Cooper pair pumping
该工作理论上提出在约瑟夫森结链中通过非绝热朗道-齐纳跃迁实现分数量子化跨导，平台对无序鲁棒，为量子模拟多体非平衡态铺路。
2023-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Missing odd-order Shapiro steps do not uniquely indicate fractional Josephson effect
本研究通过实验展示，在非拓扑InAs/Al结中也能观察到缺失奇数阶Shapiro台阶，证明单一模式不能唯一指示拓扑超导，需多因素判定。
2025-05-24 cond-mat.mes-hall
Devil's Staircases in SFS Josephson Junctions
研究了在圆极化磁场作用下超导体/铁磁体/超导体约瑟夫森结中超导电流与磁化强度的耦合效应。数值计算表明，在磁化强度和平均临界电流密度的频率依赖性的铁磁共振的表现。IV-特征显示形成魔鬼阶梯的次谐波步骤，遵循连续分数算法。发现的步骤的起源是有关的磁化动力学的效果上的相位差的约瑟夫森结。我们的系统的动力学描述的广义RCSJ模型耦合到Landau-Lifshitz-Gilbert方程。在本文的补充部分中，我们从理论上证明了超导体/铁磁体/超导体约瑟夫森结的IV特性中出现的分数阶。
2018-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Cooper quartets and fractional vortices in frustrated Josephson junction dice arrays
University of Cologne（科隆大学）；Forschungszentrum Jülich GmbH, Institute of Quantum Control, Peter Grünberg Institut (PGI-8)（于利希研究中心有限公司，量子控制研究所，彼得·格林贝格研究所（PGI-8））；University of Oslo（奥斯陆大学）；Università di Pisa（比萨大学）；INFN, Sezione di Pisa（意大利国家核物理研究所，比萨分部）
通过数值模拟和蒙特卡洛方法，研究受挫约瑟夫森结骰子阵列中由Cooper四重态介导的4e超导相及其与半涡旋退禁闭相关的超导体-绝缘体相变。
2026-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Orbital Josephson Interference in a Nanowire Proximity Effect Junction
建立了半导体纳米线超导-正常超导（SNS）结的理论模型。沿纳米线轴施加平行于电流的磁场。在考虑N截面径向约束电子子带的情况下，求解了Andreev束缚态的Bogoliubov-de Gennes方程。Andreev束缚态的能量-相位曲线随着具有轨道角动量的N段准粒子耦合到轴向场而相移。类似的相移中观察到的连续电流的结。量子力学的结果表明，减少到一个直观的，半经典的模型时，Andreev近似成立。临界电流与轴向场的数值计算揭示了磁通非周期振荡，我们确定为一种新的形式的约瑟夫森干涉由于这种轨道子带效应。这种行为被研究作为一个功能的结长度和化学势。最后，我们讨论了对模型的扩展，这些扩展可能有助于描述现实设备。
2015-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Current-phase relation for Josephson effect through helical metal
在三维拓扑绝缘体（TI）表面上制备的约瑟夫森结具有一些不同于传统约瑟夫森结的特性。在这些器件中，约瑟夫森耦合和超电流是由螺旋金属，二维表面的TI介导的。已知这种线结在相位偏置π的零能量下支持Andreev束缚态，因此产生所谓的分数交流约瑟夫森效应。受最近TI基约瑟夫森结实验的启发，本文描述了一种计算有限长和有限宽结的束缚态谱和电流相位关系的简便算法。我们提出的束缚态谱的分析结果，并讨论了结的长度和宽度，螺旋金属的化学势，和温度上的电流相位关系的依赖关系。对电流-相位关系的深入理解有助于设计拓扑超导量子比特和操纵马约拉纳费米子。
2012-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fractional AC Josephson effect in a topological insulator proximitized by a self-formed superconductor
本文通过自形成Pd-Te超导层制备拓扑绝缘体约瑟夫森结，观察到奇数夏皮罗台阶抑制，为马约拉纳费米子存在提供证据，但需进一步验证。
2024-08-01 cond-mat.mes-hall
Theory of topological spin Josephson junctions
我们研究了自旋输运通过一维量子Ising-XY-Ising自旋链，通过Jordan-Wigner（JW）变换模拟拓扑超导-正常-超导结构。我们计算，解析和数值，自旋Andreev束缚态的频谱和由此产生的$\mathbb{Z}_2$分数自旋约瑟夫森效应（JE）有关的新兴马约拉纳JW费米子。在拓扑制度的深处，我们确定了一个有效的时间反演对称性，导致$\mathbb{Z}_4$分数自旋JE在$\textit{presence}$的相互作用的交界处。此外，我们发现了一个隐藏的反转时间反演对称性，保护链中的$\mathbb{Z}_4$周期与奇数的自旋，即使在$\textit{absence}$的相互作用。我们还分析了自旋对之间的纠缠，通过评估在自旋流的存在下的并发和突出的JW马约拉纳状态的影响。我们建议使用一个微波腔设置用于检测上述JES的色散读出方法，并显示，令人惊讶的是，$\mathbb{Z}_2$周期性免疫$\textit{any}$局部磁扰动。我们的研究结果是相关的自旋系统，如捕获离子，光子晶格，电子自旋量子点，或表面上的磁性杂质过多。
2021-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Thermal noise effects on the magnetization switching of a ferromagnetic anomalous Josephson junction
讨论了热噪声对具有自旋轨道耦合和面外磁化的横向铁磁约瑟夫森结磁响应的影响。铁磁层中的磁矩的方向可以通过使用受控电流脉冲来反转。这种现象是由于耦合流动的充电电流和铁磁体的磁化的磁电效应。我们研究了磁化反转效应与铁磁体的内禀参数，如吉尔伯特阻尼和自旋轨道耦合强度的关系。我们估计的磁化反转时间，并找到快速开关的参数的最佳值。以提高工作温度为目的，我们研究了热涨落对平均稳态磁化强度的影响，并找到了使系统对噪声更具鲁棒性的条件。
2020-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Imprint of topological degeneracy in quasi-one-dimensional fractional quantum Hall states
我们考虑一个环形的超导体-绝缘体-超导体约瑟夫森结，绝缘体是一个双层的电子和空穴在阿贝尔分数量子霍尔态相同的填充。当两个超导体的间隙的边缘模式，系统具有拓扑基态简并在热力学极限类似于分数量子霍尔简并环上。在准一维极限中，绝缘体的宽度变小，基态能量分裂。我们讨论了几个影响的拓扑退化生存的交叉准一维极限。特别地，约瑟夫森效应示出了$2πd$ -周期性，其中$d$是二维极限中的基态简并度。我们发现，在两个超导体之间的相对相位的特定值处，存在受保护的交叉点，其中简并度没有完全解除。如果绝缘体是时间反演不变的分数拓扑绝缘体，这些特征也会出现。我们描述了后者使用耦合线的基础上建设。此外，当超导体被具有适当磁序的系统取代时，通过自旋翻转反向散射使边缘间隙，约瑟夫森效应被自旋约瑟夫森效应取代。
2015-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Nonlocal Andreev reflection, fractional charge and current-phase relation in topological bilayer exciton condensate junctions
研究了拓扑双层激子凝聚中的Andreev反射和Josephson电流。由于完美的非局域Andreev反射，这些系统可以产生100%自旋纠缠的高振幅非局域电流。该Andreev反射过程可以从纯逆反射的状态被选通调谐到纯镜面反射。我们研究了TEC-TI-TEC约瑟夫森结中的束缚态，发现垂直入射时存在无带隙色散。当系统处于平衡状态时，在超导相位关系中存在急剧转变是分数电荷的签名，这可以在比通过朗道-齐纳过程的弛豫过程更快的交流测量中进一步揭示。
2014-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Influence of an embedded quantum dot on the Josephson effect in the topological superconducting junction with Majorana doublets
在时间反演不变的马约拉纳纳米线的每一端可以实现一个马约拉纳双峰。我们研究了不同偶极间耦合方式对Majorana偶极呈现结的约瑟夫森效应的影响。研究发现，当Majorana双态通过非磁性量子点间接耦合时，只发生正常的约瑟夫森效应，系统中的费米子宇称只影响电流的方向和幅度。然而，在奇宇称情形下，在量子点上施加有限的磁场可以诱导分数约瑟夫森效应的出现。其次，当Majorana二重态之间的直接耦合和间接耦合共存时，无论量子点上的磁场是有限的，都不会发生分数约瑟夫森效应。相反，$π$周期电流有机会在某些特殊情况下出现。通过分析量子点中费米子占据对整个系统中宇称守恒的影响，澄清了所有的结果。我们确定，这项工作将有助于描述点辅助约瑟夫森效应之间的马约拉纳双峰。
2015-01-13 cond-mat.mes-hall
Microwave-Tunable Diode Effect in Asymmetric SQUIDs with Topological Josephson Junctions
本文研究由拓扑约瑟夫森结与平庸约瑟夫森结构成的非对称SQUID中的约瑟夫森二极管效应，揭示分数约瑟夫森效应在磁场下的表现、极性翻转机制及微波功率对二极管极性的可调性。
2024-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
