Josephson radiation from nonlinear dynamics of Majorana zero modes
约瑟夫森辐射是探测拓扑超导体中马约拉纳零模的一种有效方法。最近，约瑟夫森辐射的约瑟夫森频率的一半已被实验观察到在碲汞基结，可能从马约拉纳零模式。然而，这种辐射在临界电压以上消失，与以前的理论结果严重矛盾。在这项工作中，我们从理论上获得的辐射光谱定量与实验一致后，包括非线性动力学的马约拉纳状态到标准的反向分流结模型。我们进一步预测两个新的结构的辐射光谱为未来的实验验证：一个中断的发射线和混沌政权。我们开发了一个定点分析来理解所有这些功能。我们的结果解决了理论和实验之间的明显差异，并将激发重新检查的各种拓扑约瑟夫森结的辐射光谱的结构。
2020-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.supr-con
Rectification and bolometric terahertz radiation detectors based on perforated graphene structures exhibiting plasmonic resonant response
提出基于穿孔石墨烯层的太赫兹探测器，利用整流和热载流子测热机制及等离激元振荡增强，在室温下实现高响应率和探测率。
2025-06-18 cond-mat.mes-hall
Bolometric response in graphene based superconducting tunnel junctions
我们制备了石墨烯-TiOx-Al隧道结并表征了其射频响应。在Al的超导临界温度以下，当在超导能隙内偏置时，器件显示出随温度降低而增加的增强的动态电阻。射频辐射的应用通过电子加热影响动态电阻。测量了电子温升与吸收辐射功率之间的关系，并由此表征了热传导、噪声等效功率和响应度等测辐射热参数。
2011-10-25 cond-mat.mes-hall
Physics of Proximity Josephson Sensor
我们研究的接近约瑟夫森传感器（PJS）在测辐射热和量热操作，并优化它为不同的温度范围之间的25 mK和几个开尔文。我们研究了辐射功率是如何被吸收在传感器中，并发现被照射的传感器通常处于弱非平衡状态。我们详细展示了超导体的接近程度如何影响设备响应：例如，通过电子-声子耦合和平衡噪声的变化。此外，我们估计石墨烯作为吸收体材料的适用性。
2010-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Statistics of radiation at Josephson parametric resonance
受最近实验的启发，我们从理论上研究了约瑟夫森结电路中参量共振阈值以下辐射的全计数统计。与大多数光学系统相比，发射的辐射的很大一部分可以被收集并转换为输出信号。这使得研究辐射的相关性成为可能。为了量化的相关性，我们推导出一个封闭的表达式，在长测量时间的限制，充分计数统计。我们证明，统计数据可以解释为不相关的突发，每个包含2N个光子，这占了在参数共振过程中产生的光子对的聚束。我们提出的突发率的细节。此外，我们还研究了脉冲串内的时间相关性，并讨论了频率分辨互相关统计的实验特征。
2011-12-18 cond-mat.mes-hall
A Josephson radiation comb generator
提出了一种基于直流超导量子干涉器件（SQUID）的约瑟夫森辐射梳状发生器（JRCG）的实现方案，该器件由外加磁场驱动。当磁通量穿过临界电流干涉图案的衍射节点时，超导相经历$π$的跳跃，并且在SQUID的极端处产生电压脉冲。在周期性驱动下，这允许产生一系列尖锐的、均匀间隔的电压脉冲。在频域中，这对应于类似于光学和计量学中所利用的梳状结构。利用该装置，可以产生高达数百个驱动频率的谐波。例如，在1 GHz下驱动的一系列$50$相同的高临界温度SQUID可以在200 GHz下提供高达$0.5$ nW的功率。全固态辐射梳状发生器的可用性，如JRCG，很容易集成在芯片上，可以铺平道路的一些技术应用，从计量到亚毫米波的产生。
2015-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Josephson radiation in a superconductor-quantum dot-superconductor junction
研究了由量子点与两个常规超导体耦合形成的结所发射的约瑟夫森辐射。接近共振时，结中形成的粒子-空穴对称Andreev态从引线中超导能隙上方的连续体中分离，而它们之间的能隙在费米能级附近打开。在电压偏置下，我们制定了一个随机模型，占非绝热过程，改变职业的Andreev状态。该模型允许计算当前噪声频谱并确定Fano因子。分析有限频率噪声，我们发现，该模型可以表现出整数或分数AC约瑟夫森效应，这取决于偏置电压和安德烈耶夫谱中的间隙的大小。我们的结果评估的局限性，使用分数约瑟夫森辐射作为探针的拓扑结构。
2020-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
The superconducting clock-circuit: Improving the coherence of Josephson radiation beyond the thermodynamic uncertainty relation
针对约瑟夫森辐射相干性受约翰逊-奈奎斯特噪声限制的问题，基于经典摆钟可打破热力学不确定关系（TUR）的发现，提出以TUR违背为设计原理的超导时钟电路，实现了直流偏置下的相干交流辐射发射。
2024-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Radiation comb generation with extended Josephson junctions
我们提出了一种基于扩展约瑟夫森结的约瑟夫森辐射梳状发生器（JRCG）的实现方式。结临界电流显示已知的衍射图案，并确定当它消失时的关键节点的位置。当磁通量通过这样的临界节点之一时，超导相必须经历$π$-跳跃以使约瑟夫森能量最小化。相应地，在结的极端处产生电压脉冲。在周期性驱动下，这允许我们产生梳状电压脉冲序列。在频域中，可以产生高达数百个基本驱动频率的谐波，从而模仿光学和计量中使用的频率梳。我们讨论了几种实现通过一个矩形，圆柱形和环形结的几何形状，使我们能够产生不同的辐射光谱，并产生一个输出功率高达$10$~pW在$50$~GHz的驱动频率为$100$~MHz。
2015-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nano-ploughed Josephson Junctions as on-chip Radiation Sources
提出了一种新的技术，使高透明的约瑟夫森结与介观器件相结合的制造。我们利用修改后的AFM针尖犁槽到超导材料，从而定义了一个薄弱环节。这种薄弱环节是在超导分裂门内形成的，超导分裂门用于静电形成传统的量子点，并用作100 GHz左右的毫米波辐射源。我们展示了典型结的特性，并讨论了它们的高频特性。我们发现，毫米波发射的弱链接导致的辐射热效应的情况下，量子点接触光谱。
1998-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum thermodynamics with a Josephson-photonics setup
约瑟夫森光子器件在过去几年中已经成为研究远离平衡的光-电荷相互作用和产生非经典辐射的多功能平台。它们作为纳米级热机的潜力也进行了讨论。互补模式的冷却在这里研究的制度，低和大的光子占有率，其中非线性是必不可少的。
2019-03-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Josephson radiation and shot noise of a semiconductor nanowire junction
利用交流耦合超导隧道结中的光子辅助准粒子隧穿效应测量了InSb半导体纳米线结的约瑟夫森辐射。我们通过评估纳米线结的非弹性库珀对隧穿的频率依赖性来量化局部微波环境的作用，并找到截止频率为$f_0=33.1\,$ GHz的零频率阻抗$Z(0)=492\,Ω$。我们提取的电路耦合效率的$η\approx 0.1$和探测器的量子效率接近统一的高频极限。除了约瑟夫森辐射，我们确定了一个散粒噪声的贡献与Fano因子$F\approx1$，一致的纳米线通道中存在的单电子态。
2017-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson radiation from gapless Andreev bound states in HgTe-based topological junctions
振荡约瑟夫森超导电流射频发射的频率分析是研究拓扑约瑟夫森结性质的一种有效的被动方法。特别地，约瑟夫森发射的测量使得能够检测拓扑无隙Andreev束缚态的预期存在，该束缚态引起约瑟夫森频率$f_J$的一半处的发射，而不是$f_J$处的常规发射。在这里，我们报告的直接测量射频发射光谱的约瑟夫森结的碲基栅极可调拓扑弱链接。发射光谱在约瑟夫森频率$f_{\rm J}/2$的一半处显示出清晰的信号。发射谱线的线宽表示$f_{\rm J}/2$谱线的相干时间为$0.3-\SI{4}{ns}$，比$f_{\rm J}$谱线（$3-\SI{4}{ns}$）短得多。这些观察结果强烈指向拓扑无隙Andreev束缚态的存在，并为未来基于HgTe的拓扑量子计算平台铺平了道路。
2016-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Inelastic scattering of microwave radiation in the dynamical Coulomb blockade
本文研究了直流偏压约瑟夫森结对微波传播场的散射。在子间隙电压下，小的约瑟夫森结仅作为非线性边界工作，其可以吸收、放大和散射转换传播的微波。在约瑟夫森耦合能量的首阶微扰理论中，散射热辐射和相干辐射的谱密度和正交涨落可以用众所周知的$P(E)$函数来描述。应用这一点，我们研究了热辐射和相干辐射是如何被吸收和放大的欧姆传输线和电路中的谐振频率。我们表明，当一个相干输入可以创建一个双模压缩输出。此外，我们评估任意光子数（Fock）状态之间的散射振幅，表征单个光子倍增和吸收过程中发生的结。
2019-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Optical responses of the switching currents in Al and Nb Josephson junctions
实验研究了Al/AlOx/Al和Nb/AlOx/Nb两种约瑟夫森隧道结中开关电流的光学响应。在超低槽温（T~16 mK）下测量了辐照引起的开关电流漂移。观察到Al结比Nb结具有更灵敏的光学响应，这是由于Al电极具有更小的超导能隙能量。本发明的Al结和Nb结的最小可检测辐射功率分别为8 pW（对应于在一个测量周期中8*10^5个入射光子）和2nW。此外，我们还发现辐射诱导的热效应在所观察到的光学响应中占主导地位。提出了几种进一步提高光学响应度的方法，使基于约瑟夫森结的器件能够应用于光子探测。
2014-08-16 cond-mat.mes-hall
Wireless Josephson Junction Arrays as Tunable Metamaterials: Inducing Discrete Frequency Steps with Microwave Radiation
我们报告低温，微波传输测量一个新的可切换和可调类的非线性超材料。将约瑟夫森结（JJ）的无线二维阵列作为超材料进行探测，其中阵列中的每个元胞被认为是一个元原子。在微波存在的情况下，这种由30，000个连接的元原子组成的紧凑超材料阻止了库珀对的流动，从而在我们测量的最低温度下产生具有2800的品质因数的单一鲁棒谐振信号。传输信号被打开和关闭，其幅度和频率随温度、入射射频功率或直流磁场而调谐。令人惊讶的是，将入射射频功率增加到阈值以上会导致谐振分裂为多个离散谐振，这些谐振在宽温度窗口的240 MHz范围内延伸。我们认为，这种效果是一个新的化身的逆交流约瑟夫森效应的约瑟夫森等离子体频率锁定到射频驱动频率产生量化的频率阶跃，而不是电压阶跃，在没有直流偏置。
2015-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Enhancing optomechanical coupling via the Josephson effect
腔光学力学在研究大系统中的量子力学方面显示出了希望。然而，辐射压力耦合的小是一个严重的障碍。在这里，我们展示了如何在一个单一的库珀对晶体管（SCPT）的约瑟夫森电感的电荷调谐可以利用安排强辐射压力型耦合$g_0$之间的机械和微波谐振器。在一定的参数限制下，这种耦合也可以被看作是两个谐振器的量子比特介导的耦合。我们表明，该计划允许达到极高的$g_0$。与最近提出的利用大辐射压力耦合的非线性的建议相反，该设置中的主要非线性源自谐振器之间的交叉克尔型耦合，其中腔折射率取决于声子数。这种耦合的存在将允许通过腔的测量来访问单个声子数。
2014-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Shunt-capacitor-assisted synchronization of oscillations in intrinsic Josephson junctions stack
我们表明，并联电容器稳定的同步振荡的本征约瑟夫森结堆栈偏置直流电流。这种同步机制具有类似于先前讨论的结之间的辐射耦合的效果，然而，它不是由堆叠的几何形状限定的。这在具有较少结数的晶体中尤其重要，其中辐射耦合是弱的，并且与具有许多结的晶体中的强超辐射效应相当。在接通偏置电流之后，分流器还有助于在振荡开始时进入锁相状态。分流器可用于调谐辐射功率，其随着分流电容的增加而下降。
2010-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Time-resolved synchronization analysis of stacked intrinsic Josephson junctions of a cuprate superconductor with frequency-modulated terahertz radiation spectra
Kyoto University（京都大学）；National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所）
通过分析频率调制的太赫兹辐射谱，研究Bi2212本征约瑟夫森结的同步动力学，发现双高斯峰结构，提取同步弛豫时间约0.28 ns，揭示亚纳秒非平衡动力学。
2026-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Generating Entangled Microwave Radiation Over Two Transmission Lines
使用超导电路，约瑟夫森混频器，我们展示了第一个实验实现的空间分离的双模压缩态的微波光。在泵浦音的驱动下，第一个约瑟夫森混频器在量子真空中产生一对不同频率的纠缠场。由第一泵浦音的$π$相移拷贝驱动的第二混频器重新组合和解纠缠这两个场。由此产生的输出噪声水平被测量为低于真空状态在第二混频器的输入，纠缠的明确证据。此外，输出噪声电平提供了纠缠的直接、定量测量，在此导致由第一混频器产生的6兆比特每秒$^{-1}$（兆纠缠比特每秒）的演示。
2012-10-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Graphene-based Josephson junction microwave bolometer
灵敏的微波探测器是射电天文学、暗物质轴子研究和超导量子信息科学中的关键仪器。实现更高灵敏度测辐射热的传统策略是纳米制造更小的设备以增强热响应。然而，这一方向越来越难以获得有效的光子耦合，并在具有大表面积与体积比的器件中保持材料特性。在这里，我们将这个概念推进到基于单层石墨烯的最终薄的测辐射热传感器。利用超导体石墨烯微小的电子比热和热导率，研制了一种超导体石墨烯超导体（SGS）约瑟夫森结测辐射热计，该测辐射热计嵌入谐振频率为7.9GHz的微波谐振腔中，耦合效率超过99%.从约瑟夫森开关电流对工作温度、电荷密度、输入功率和频率的依赖关系，我们证明了噪声等效功率（NEP）为7 $\times 10^{-19}$ W/Hz $^{1/2}$，对应于32 GHz的单光子能量分辨率，在0.19 K时达到了本征热涨落的基本极限。
2020-11-05 astro-ph.IM cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hot-electron resonant terahertz bolometric detection in the graphene/black-AsP field-effect transistors with a floating gate
本文提出一种基于石墨烯沟道和黑磷/黑砷势垒层浮栅结构的场效应晶体管太赫兹探测器，利用入射辐射加热二维电子气引发热电子发射改变栅势，在等离激元共振频率下实现高响应率测辐射热探测。
2023-04-25 cond-mat.mes-hall
Photon-activated electron hopping in a single-electron trap enhanced by Josephson radiation
利用约瑟夫森结干涉仪（DC SQUID）作为微波源照射单电子阱，研究了光子辅助隧穿过程作为单光子探测的有效机制。对于频率为$f_{\rm J} \sim$（100- 200）GHz的微波光子，证明了该阱的高灵敏度，低至非常小的振荡幅度$v_{\rm J} \sim$ 10 nV $\ll E_{\rm act} \lesssim hf_{\rm J}$和低至低光子吸收率$Γ_{\rm ph} \sim$（1- 50）Hz，以及具有激活能$E_{\rm act} \sim$ 400 $μ$ eV的明显阈值类型的操作。可调谐发电证明相对于由SQUID源产生的子间隙电压范围内偏置的微波信号的功率和频率。沿$I-V$曲线的准粒子分支在较高的结电压处观察到弱得多的效应;这种响应主要是由于复合声子而出现的。
2016-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonclassical photon pair production in a voltage-biased Josephson junction
本文研究了连接在超导传输线上的小型电压偏置约瑟夫森结的电磁辐射。在低于约瑟夫森频率（2 eV/h）的已知发射峰的频率下，电磁环境中的量子涨落会触发额外的辐射。对于弱隧穿耦合和典型的欧姆传输线，相应的光子通量谱围绕约瑟夫森频率的一半对称，这表明光子主要是成对产生的。通过建立传输线中微波场的输入-输出形式，我们进一步证明了这种非经典光子对的产生，证明了它违反了经典的Cauchy-Schwarz不等式的双模通量互相关。在最近的实验中，我们还考虑了阶梯传输线，其中谐振增加了信噪比。
2013-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dispersive Casimir Pressure Effect from Surface Plasmon Quanta by Quasi 1D Metal Wires in Ferrite Disks and The Josephson Frequencies and Currents
铁氧体由于其独特的自旋旋进特性而成为电磁应用的独特材料。本文研究了在铁氧体和金属丝构成的层状结构中利用磁调谐表面等离子体量子产生Casimir压力效应。先前，振荡表面等离子体激元量子被成功地包括以修改第一反射和第一透射特性。在这样的系统中，在修改的反射中振荡的表面等离子体激元量子，不仅解决了在超材料中的典型物质，而且还提供了新的应用，例如通过本文所示的超材料复合材料产生Casimir压力效应。Casimir压力从吸引态到排斥态的翻转被认为是引起表面等离子体量子辐射的机制。Casimir力分析和辐射测量数据都表明，系统在铁磁共振诱导的电通量作用下发展为量子化态。量子分析被用来理解我们的实验测量的离散辐射谱。离散辐射的再现使用含时薛定谔表示。结果，我们发现约瑟夫森频率和约瑟夫森电流表示在室温下，我们用它们外推的激发铁氧体中感应的电压。在X波段的约瑟夫森频率能够区分微米伏差，它允许我们报告的数据，在室温下的铁氧体中的铁磁共振感应电压。当我们开始考虑能量物质时，我们知道辐射强度取决于末态密度和激发概率。在X波段波导内产生高达20mW的微波功率似乎是可能的。
2013-10-07 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Input-output description of microwave radiation in the dynamical Coulomb blockade
本文研究了连接在超导传输线上的小型电压偏置约瑟夫森结的微波辐射。辐射场的输入输出形式主义的建立，使用微扰展开在结的临界电流。使用输出场算子解决了二阶，我们估计的频谱密度和二阶相干的发射场。对于典型的传输线阻抗和在约瑟夫森频率下的主发射峰以下的频率，辐射主要由于双光子发射而发生。如果在约瑟夫森频率的一半左右对称地检测到这种发射，则其特征在于高度的光子聚束。传输线中的强相位涨落使得相关的非经典相位相关振幅关联的存在时间很短，不存在稳态双模压缩。然而，辐射被证明违反了经典的强度互相关的柯西-施瓦茨不等式，证明了在这个区域的光子对生产的非经典性。
2014-01-29 cond-mat.mes-hall 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
Nonlocal superconducting quantum interference device
超导量子干涉器件（SQUID）在一个闭环中包含两个超导体/绝缘体/超导体（SIS）约瑟夫森结，形成了目前可用的一些最灵敏的磁场和电场检测器的核心。这些应用中的SQUID通常在有限电压下工作，该电压通过交流约瑟夫森效应产生微波辐射。这种辐射可能会影响被测系统。我们在这里描述一种SQUID，其中约瑟夫森结由与超导体（S）良好电接触的普通金属（N）条形成。这样的SNS SQUID可以在有限的电压偏置下操作，其性能与传统的SIS SQUID相当或可能更好。然而，它们也允许一种新的操作模式，该模式基于约瑟夫森结的正常金属中准粒子电流和超导电流的不寻常相互作用。新方法允许测量SNS SQUID的临界电流的通量依赖性，而无需在SNS结上施加有限的偏压，从而在不产生微波辐射的情况下实现灵敏的通量检测。
2021-08-05 cond-mat.mes-hall
The self-actuating InAs nanowire-based nanoelectromechanical Josephson junction
半个世纪前，布赖恩·约瑟夫森（Brian Josephson）做出了一系列惊人的预测，这些预测与夹在两个超导体之间的隧道势垒有关。一个特别的预测，后来被称为交流-约瑟夫森效应，说在有限的直流偏压下，隧道电流包含一个交流。超导元件，在微波频率下振荡。通过观察与电磁辐射的相互作用修改的结的电流-电压特性，并直接检测从结本身发射的微波辐射，实验验证了这一预测。直流电流-电压特性的行为也被证实是由约瑟夫森结的高频动力学决定的，并可用于研究各种系统，如电子自旋共振中的原子、高温超导体中的光学声子和振动的Nb分子。在这里，我们提出了一个InAs纳米线约瑟夫森结设备，其中振动的纳米线弱连接起着纳米机电谐振器的作用。交流电的流动-通过结的约瑟夫森电流使得能够通过简单的直流传输测量来驱动和检测谐振器的振动模式。
2013-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Supercurrent, Multiple Andreev Reflections and Shapiro Steps in InAs Nanosheet Josephson Junctions
本文在自支撑InAs纳米片平面约瑟夫森结中实现了栅极可调超流、多重安德烈夫反射和整数夏皮罗台阶，证明该体系是研究二维拓扑超导的理想平台。
2023-04-20 cond-mat.mes-hall
Cavity sideband cooling of the Josephson phase
延伸的约瑟夫森结将超导电流固有地耦合到绝缘屏障中的微波腔。我们证明，这种耦合产生边带的微波谐振腔的结。通过测量开关电流的分布，我们表明，微波辐射在边带带来的约瑟夫森相的平衡。特别地，有效相温度分别通过反斯托克斯和斯托克斯散射降低或提高。相冷却和加热都随着微波功率的增加而增加。
2010-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Readout methods and devices for Josephson-junction-based solid-state qubits
讨论了基于约瑟夫森结的量子比特的测量和读出的现状。特别是，我们集中注意力的色散低耗散技术，涉及从耦合到量子位的振荡器电路的辐射的反射，允许单次确定的量子位的状态。特别是，我们开发了一个形式主义描述的电荷量子比特读出测量其有效（量子）电容。为了解决这个问题，我们还给出了读出时间的显式公式。
2006-02-24 cond-mat.mes-hall
The discovery, disappearance and re-emergence of radiation-stimulated superconductivity
我们追溯历史命运的实验和理论的微波刺激超导最初报告的压缩型超导弱连接。结果表明，观察到的效果消失，通过改善弱连接，以获得所需的约瑟夫森性质。为了评估Eliash'berg提出的微波场中超导薄膜中$\textit{energy-gap-enhancement}$理论的有效性，进行了单独的实验，没有达到对微波场中受激能隙的完全定量可靠的测量，但足以令人信服地理解约瑟夫森效应的早期偏差。在相同的时间段内，微波激发的超导性继续存在于超导体-正常金属-超导体约瑟夫森弱连接中。这一实验性的工作在几十年内都没有得到解释，只有在邻近效应的微观理论（包括其非平衡方面）足够成熟之后，才能得到正确的理解。这意味着弱连接约瑟夫森结中临界电流的增加是由于$\textit{enhancement of the phase-coherence}$而不是Eliash'berg提出的$\textit{enhancement of the energy-gap}$。邻近效应和态占据之间的复杂相互作用一直是混合约瑟夫森结研究的核心。辐射增强超导性的主题在超导微波谐振器的功率依赖性的研究中重新出现，而且在复杂材料中的光诱导超导性的出现中也重新出现。
2020-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fragmentation of Fast Josephson Vortices and Breakdown of Ordered States by Moving Topological Defects
拓扑缺陷如涡旋、位错或畴壁在超导性、超流性、磁性、液晶和固体塑性中定义了许多重要的效应。在这里，我们解决了故障的拓扑保护的稳定性，这种缺陷驱动的强大的外力。我们专注于约瑟夫森涡旋，出现在平面弱链接的抑制超导性，吸引了很多关注的电子应用，新的太赫兹辐射源，和低耗散计算。我们的数值模拟表明，一个快速移动的涡流驱动的恒定电流变得不稳定的切伦科夫辐射引起的涡旋-反涡旋对的产生。结果，涡旋和反涡旋在空间上分离，并在不断扩大的耗散域的相对两侧不断积累。这种效应在低温下的薄膜边缘约瑟夫森结中最为显著，其中单个涡旋可以在远低于约瑟夫森临界电流的电流下将整个结切换到电阻状态。我们的工作提供了一个新的见解不稳定的移动拓扑缺陷，破坏全球长程序的方式是非常相似的裂纹在固体中的传播。
2015-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Photon cross-correlations emitted by a Josephson junction in two microwave cavities
本文研究了耦合到两个非公度频率谐振器的电压偏置约瑟夫森结。用密度方法分析腔场，用输入-输出描述方法分析出射光子通量及其关联函数，我们证明了无限带宽和有限带宽探测器的出射光子辐射是非经典的，因为光子辐射违反了Cauchy-Schwarz不等式。我们还研究了光子关联的时间依赖性，发现它们的线宽随着发射率的增加而变窄。
2015-03-12 cond-mat.mes-hall
Quantum escape of the phase in a strongly driven Josephson junction
本文用量子力学方法分析了直流和交流偏置电流下的约瑟夫森相位逃逸。我们发现，作为谐振条件发生时，即，当频率$ω$的交流偏置匹配的约瑟夫森结能级分离的相位逃逸的势垒被有效地抑制。这种效应通过开关电流$I_s$对所施加的微波辐射的功率$W$的依赖性的显著下降以及通过开关电流分布$P(I_s)$中的特殊双峰结构来表现。所发展的理论与本文报道的实验结果吻合得很好。所得到的特征可以用来表征约瑟夫森相位的量子力学行为的某些方面，如能级量子化，相干振荡的拉比频率和阻尼的影响。
2003-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Josephson Junctions defined by a Nano-Plough
我们用扫描探针显微镜犁削沉积的铝膜来定义超导收缩。显微镜尖端通过电子束沉积进行修改，以形成具有金刚石般硬度的纳米犁，从而可以定义高度透明的约瑟夫森结。此外，制作了一个直流SQUID来验证结的适当功能。该器件易于集成在介观器件中作为局部辐射源，并可用作可调谐片上毫米波源。
1998-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Microwave radiometry of a quantum-critical, hybrid Josephson array
Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学技术研究院）；New York University（纽约大学）；University of Chicago（芝加哥大学）
该研究通过微波辐射测量揭示了量子临界态混合约瑟夫森阵列中不同态的温度特性及非线性噪声行为。
2026-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electromagnetic radiation detectors based on Josephson junctions: Effective Hamiltonian
从理论上分析了两种基于约瑟夫森结（JJ）的低能单光子计数器装置。为此，我们提出了两个简单而通用的模型，基于宏观量子隧穿形式主义（MQT）。第一种设置类似于基于“冷电子测辐射热计”（CEB）的光子计数器，其中JJ取代了超导天线中心的CEB。在第二种设置中，JJ电容耦合到天线。我们推导出两种设置的哈密顿量，并将天线和JJ都考虑在内，写出薛定谔方程。MQT模型的量子粒子处于二维势景中，沿一个方向呈抛物线状，沿另一个方向可能呈搓板势的形式。这样一个潜在的景观有一系列的局部极小值，由鞍点分开。如果粒子是在局部极小值的亚稳“基态“的初始状态下制备的，那么光子吸收会使它跃迁到激发态。如果激发能大于量子粒子看到的势垒（“基态“和鞍点之间的差），光子就被探测到。这些模型很简单，使我们能够进行大部分分析计算。我们表明，这两个设置是等价的形式MQT的观点，因为一个哈密顿量可以转化为其他变量的变化。对于JJ和天线参数的典型值，设置可以至少作为波长高达1cm的光子的计数器工作。
2019-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Probing tunable Kerr nonlinearity in graphene Josephson junctions
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；University of Hyderabad（海德拉巴大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
本文研究了石墨烯约瑟夫森结中克尔非线性随门电压、温度和直流偏压的变化，展示了克尔系数幅度可在300 kHz到1.2 MHz范围内调节，为下一代放大器和传感器设计提供了有价值的资源。
2026-05-19 cond-mat.mes-hall
Proximitized Josephson junctions in highly-doped InAs nanowires robust to optical illumination
研究了不同入射光通量和三种不同波长的光频光对基于高掺杂InAs纳米线的邻近InAs/Al约瑟夫森结的影响。实验获得的IV曲线建模使用分流结模型，该模型考虑到在接触界面处的散射。约瑟夫森结被发现是令人惊讶的鲁棒性，与入射辐射仅通过加热相互作用，而在临界电流以上，我们的设备显示出由光子暴露引起的非热效应。我们的工作为约瑟夫森结与量子光子电路的共集成提供了重要的指导方针，并为基于量子阱的混合光子探测器的未来工作奠定了基础。
2019-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Doubled Shapiro Steps in a Topological Josephson Junction
研究了微波辐射下超导体-量子自旋霍尔绝缘体-超导体（S-QSHI-S）混合系统的输运性质。本文从微观哈密顿量出发，用非平衡格林函数方法直接计算直流电流，而不是绝热分析或采用反向分流结模型。数值结果表明：（i）由于多次Andreev反射（MAR），背景电流的I-V曲线呈现出与常规结不同的结构;（ii）高频时，Shapiro台阶一个接一个地出现，而低频时，Shapiro台阶完全随Bessel函数演化，奇阶被完全抑制，表明存在分数约瑟夫森效应.
2018-02-28 cond-mat.mes-hall
The Multi-terminal Inverse AC Josephson Effect
当约瑟夫森结暴露于微波辐射时，它会经历逆交流约瑟夫森效应-结的相位锁定到驱动频率。结果，结的I-V曲线获得了量化电压的“Shapiro台阶”。如果结具有三个或更多个超导接触，则必须考虑不同端子对之间的耦合，并且结的状态在更高维的相空间中演化。在这里，我们研究了具有三个超导终端的石墨烯样品中的多端逆交流约瑟夫森效应。我们观察到强大的分数夏皮罗步骤和相关的开关事件，这只能通过考虑作为一个完全连接的约瑟夫森网络的设备来解释。我们成功地模拟所观察到的行为，使用修改后的二维RCSJ模型。我们的研究结果表明，多端约瑟夫森结是一个游乐场，研究高度连接的非线性网络与新的拓扑结构。
2021-08-13 cond-mat.mes-hall nlin.CD
Enhancement of Josephson phase diffusion by microwaves
本文报道了微波辐照下小约瑟夫森结中相位扩散的实验和理论研究。观察到一个特殊的微波相扩散的增强。这种增强通过电流-电压特性中的显著电流峰值来表现。峰的电压位置$V_{\rm top}$随着微波辐射的功率$P$的增加而增加为$V_{\rm top}\propto\sqrt P$，而其电流幅度随着$P$而微弱地减小。随着微波频率的增加，峰值特征演变为具有有限斜率的Shapiro台阶。考虑到多光子吸收对非相干超导电流的增强，我们的理论分析与实验数据符合得很好。
2004-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Charge creation and nucleation of longitudinal plasma wave in coupled Josephson junctions
研究了用非线性微分方程组描述的耦合约瑟夫森结中的相位动力学。详细的数值模拟结果的电荷产生的超导层和纵向等离子体波（LPW）的成核。我们展示了不同的时间阶段的LPW的发展和FFT分析的结果，在不同的偏置电流值。建立了超导层电流电压特性曲线（CVC）最外侧分支上的断点位置与超导层中电荷随时间变化的增长区域之间的对应关系。研究了偏置电流噪声和外部微波辐射对耦合约瑟夫森结电荷动力学的影响，为控制叠层中LPW成核过程提供了一种途径。
2010-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Influence of topological excitations on Shapiro steps and microwave dynamical conductance in bilayer exciton condensates
在双层系统中的总填充因子$ν_T=1$的量子霍尔态实现了激子凝聚体，并表现出零偏压隧穿异常，类似于波动存在下的约瑟夫森效应。与传统的约瑟夫森结相比，由于无序诱导的拓扑缺陷，即所谓的meron，没有观察到夫琅禾费衍射图案。我们考虑在微波辐射的存在下的层间隧穿，并发现夏皮罗步骤的隧穿电流-电压特性，尽管存在的merons。此外，约瑟夫森振荡也可以观察到的微波动态电导的谐振功能。
2012-07-30 cond-mat.mes-hall
Anomalous Phase Dynamics of Driven Graphene Josephson Junctions
约瑟夫森结与外来材料的弱链接允许在以前未探索的制度约瑟夫森效应的说明。此外，这种设备提供了一个新的材料性质的直接探针，例如在寻找马约拉纳费米子。在这项工作中，我们报告的直流和交流约瑟夫森效应的高迁移率，六方氮化硼（h-BN）封装的石墨烯约瑟夫森结。在射频辐射的应用上，我们测量了锁相Shapiro台阶。观察到$\pm 1$阶跃之间的意外双稳态，开关时间为秒级。直接从开关时间测量的临界缩放状态，允许直接比较数值模拟。我们发现这种间歇性的混沌行为是结的非线性动力学的结果，并具有敏感的依赖于电流相位关系。这项工作绘制了动力系统中的非线性现象之间的联系，以及它们对正在进行的探索拓扑学和奇异物理学的凝聚态实验的影响。
2019-10-22 cond-mat.mes-hall nlin.CD
Zero-bias crossings and peculiar Shapiro maps in graphene Josephson junctions
交流约瑟夫森效应在射频辐射下的约瑟夫森结中表现为量子化电压的“夏皮罗台阶”。这种效应提出了一个驱动耗散量子现象的早期例子，目前在初级电压标准中使用。Shapiro台阶也已经成为探测各种新型材料制成的结的标准工具之一。在这里，我们研究夏皮罗步骤在一个广泛可调的石墨烯基约瑟夫森结。我们调查的各种图案，可以得到在这个很好理解的系统取决于载流子密度，温度，射频频率，和磁场。尽管Shapiro步骤的模式可以在仅改变一个参数时急剧变化，但是可以理解总体趋势并且可以直接模拟行为。由此产生的理解可能有助于解释更复杂材料中的类似测量。
2020-03-18 cond-mat.mes-hall nlin.CD
Dispersive microwave bifurcation of a superconducting resonator cavity incorporating a Josephson junction
我们观察到了含有约瑟夫森隧道结非线性元件的微波超导法布里-珀罗腔的动态双稳态。该效应是光学双稳态的模拟，表现在腔的透射和反射特性中，并且由谐振频率的波振幅依赖性和腔内场能量的有限停留时间之间的竞争来控制。这种有限的停留时间仅仅是由于通过测量过程从腔体提取辐射。与一个简单的模型的基础上的Duffing振子方程的紧密定量协议表明，非线性，因此分叉现象，是完全分散的。
2007-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson-junction infrared single-photon detector
约瑟夫森结（JJs）是一种普遍存在的超导器件，可用于高灵敏度的磁强计和电压放大器，也是高性能低温计算机和超导量子计算机的基础。虽然JJ性能可以通过由断裂的库珀对形成的准粒子（QP）而降低，但是这种现象也为灵敏地检测电磁辐射提供了机会。在这里，我们展示了单个近红外光子检测耦合光子的局部表面等离子体的石墨烯基JJ。利用电流偏置JJ的光子诱导开关统计，我们揭示了由吸收光子产生的量子点在探测机制中的关键作用。光子敏感JJ将为未来基于JJ的计算架构提供高速、低功耗的光学互连。
2020-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Narrow band microwave radiation from a biased single-Cooper-pair transistor
我们表明，单库珀对晶体管（SCPT）静电计发射窄带微波辐射时，偏置在其子间隙区域。在附近的SCPT中准粒子隧穿的光激活被用于光谱检测这种辐射，其配置非常类似于量子位静电计集成电路。我们确定发射线由于约瑟夫森辐射和辐射传输过程中的静电计，并认为，耗散超导静电计可以严重破坏它试图测量的系统。
2007-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Alternating dynamic state in intrinsic Josephson-junction stacks self-generated by internal resonance
在高温超导体中实现的本征约瑟夫森结堆为开发太赫兹频率范围内的电磁辐射相干源提供了非常有吸引力的基础。一个有前途的方法来同步相位振荡在所有的结是激发一个内部腔共振。我们证明了这种共振促进了交替相干态的形成，在该相干态中，系统自发地分裂成具有不同相位振荡模式的两个子系统。在两个子系统中的振荡之间存在静态相移，其在堆中心附近的窄区域中从0变化到$2π$。振荡电场和磁场在所有结中几乎是均匀的。这种状态的形成促进了能量有效地泵入腔谐振，导致电流-电压依赖性的强谐振特征。
2008-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Fully superconducting Josephson bolometers for gigahertz astronomy
宇宙的起源和演化隐藏在消逝的弥漫河外背景辐射（DEBRA）中。为了揭示这些信号，需要开发在千兆赫波段工作的创新型超灵敏测辐射热计。本文综述了两种基于一维全超导约瑟夫森结的偏置电流可调传感器的设计和实验实现：纳米级跃迁边缘传感器（nano-TES）和约瑟夫森逃逸传感器（JES）。特别是，我们涵盖了传感器操作的理论基础，设备制造，其实验的电子和热特性，以及推导出的检测性能。实际上，纳米TES承诺大约$5 \times 10^{-20}$ W $/\sqrt{\text{Hz}}$的现有技术的噪声等效功率（NEP），而JES预期显示出前所未有的$10^{-25}$ W $/\sqrt{\text{Hz}}$量级的NEP。因此，纳米TES和JES是将射电天文学推向下一个水平的强有力的候选者。
2021-01-15 astro-ph.IM cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
