近日，在俞大鹏院士的带领下，深圳国际量子研究院量子器件与量子输运团队的陈静静、谭振兵副研究员与北京大学廖志敏教授团队合作，在约瑟夫森结的电流-相位关系调控方面取得重要实验进展。研究团队在笼目超导体CsV₃Sb₅本征约瑟夫森结中观测到受磁通调控的高占比二阶谐波含量，突破了短弹道安德烈夫结的理论极限。相关结果以“Magnetic-Flux Tuning of Second Harmonic Content in Intrinsic CsV3Sb5Josephson Junction”为题，于2026年3月4日发表在物理学顶级期刊 Physical Review Letters 上。

约瑟夫森结是超导量子电路的核心元件，传统上需要通过微纳加工技术人工制备超薄绝缘层、超导缩颈或正常金属弱连接。现有超导量子电路广泛使用的隧道结通常呈现正弦型的电流-相位关系，即超导电流与相位差的正弦成正比，这被称为一阶谐波。然而，在高透明度的弹道约瑟夫森结中，电流-相位关系会偏离正弦函数，产生二阶甚至更高阶的谐波分量。理论上，短弹道安德烈夫结的二阶谐波与一阶谐波振幅之比存在约0.35的上限，突破这一极限对于构建新型超导量子器件至关重要。此前，研究人员主要通过将非正弦结嵌入超导量子干涉环（SQUID）中，利用磁通调控抑制一阶谐波、相对增强二阶贡献，但这一方案需要精密的微纳加工和复杂的门电压调控，技术难度较高。如何突破复杂器件结构的限制，实现对二阶谐波的调控是重要的前沿课题。

CsV₃Sb₅是一种新型的钒基笼目超导体，具有非平庸的多能带电子结构和丰富的超导物性。前期研究表明，该材料可能存在超导畴结构，但畴壁是否具备约瑟夫森结的特性、其电流-相位关系呈现何种形式，尚缺乏直接实验研究。研究团队创新性地利用了机械剥离获得的CsV3Sb5纳米片与金电极接触制备器件。实验发现超导临界电流在磁场中呈现出类似弗朗霍夫衍射的图案，这是约瑟夫森结的典型特征，表明CsV3Sb5内部自发形成了约瑟夫森结，无需人工微纳加工弱连接。

通过施加面外磁场，团队成功调控了结的电流-相位关系。在临界电流节点处施加微波辐照时，器件呈现出清晰的半整数夏皮罗台阶——即电压台阶高度为常规值的一半，这是二阶谐波占主导的直接证据。定量分析显示，在磁通调控下，结的二阶谐波与一阶谐波强度之比可达1.2，远超短弹道安德烈夫结的理论极限值0.35。如此显著的二阶谐波增强源于两个因素：一是畴壁形成的高度透明界面支持非正弦电流-相位关系；二是电流在结区呈非均匀分布，通过干涉效应进一步放大了二阶贡献。这一机制与此前在人工超导量子干涉器件中通过磁通抑制一阶谐波的策略异曲同工，但本征结的实现方式大为简化。这一成果揭示了笼目超导体中多带超导的独特性质，对于构建受保护量子比特、参量放大器及非互易超导器件具有重要的应用价值。

深圳国际量子研究院副研究员陈静静、北京大学博士生娄晗歆和深圳国际量子研究院助理研究员叶兴国是文章的共同第一作者。深圳国际量子研究院陈静静和谭振兵副研究员、北京大学廖志敏教授、深圳国际量子研究院俞大鹏院士是文章的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金委员会、科技部、深圳市科创局、合肥国家实验室等单位的资助与支持，以及深圳鲲腾易必目科技有限责任公司的技术支持。