在场强适应性超导微波电路中磁感应约瑟夫森纳米二极管

开发能在强磁场下工作的非线性可调频超导微波电路,对自旋共振谱仪、微波量子磁振子学、暗物质轴子探测器或磁通介导光力学等混合量子系统具有重要意义。基于这一前景,研究人员在数百毫特斯拉的面内磁场中,对集成纳米缩颈量子干涉仪的铌基电路进行了研究。实验发现电路偏置磁通响应存在显著且意料之外的磁场诱导不对称性,证实该现象源于纳米缩颈中磁场诱导的约瑟夫森二极管效应,这种效应显著提升了电路在磁场中的品质因数。直观的宏观约瑟夫森二极管模型将效应归因于缩颈特性的非均匀性,并推导出面内磁场与二极管电流相位关系的函数表达式。最终研究证明,处于二极管态的电路克尔非线性呈现双频模态特性,不仅排除了其他解释偏置磁通不对称性的可能性,更为量子电路应用提供了潜在价值。该工作表明铌纳米缩颈电路是高场混合量子系统最具前景的候选方案之一,同时揭示了约瑟夫森纳米二极管与微波量子电路结合尚未开发的潜力。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-11-20 19:00

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