二维环形凝聚体中的约瑟夫森动力学

研究人员在由环形87Rb玻色-爱因斯坦凝聚体构成的完全闭合二维超流体回路中研究了约瑟夫森输运现象,该回路包含两个可移动光学势垒作为弱连接结构。通过以受控速度平移这些势垒,该团队施加了稳定的偏置电流,从而实现了电流-化学势(I-Δμ)特性的直接测绘。对于窄结结构(w≈1微米),该电路表现出显著的直流分支特性,其临界电流为Ic=9(1)×10^3 s^-1;超过此阈值后系统会切换至交流阻性状态。包含移动势垒的经典场模拟定量重现了非线性I-Δμ曲线和实测Ic值,验证了微观物理机制。对后续相位动力学的分析表明,耗散过程是通过涡旋-反涡旋对在结点处的成核和穿越实现的,而主体凝聚体仍保持全局相位锁定——这是环形拓扑约束强制实现量子化环流的直接证据。这些成果建立了可分辨单涡旋级约瑟夫森动力学的超导量子干涉仪冷原子类比系统,为原子电路元件、非互易约瑟夫森器件以及用于多轴旋转传感的芯片级萨格纳克干涉仪提供了多功能平台。

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