两级约瑟夫森势阱的耗散与量子相变

研究由两个巨型超导电极通过约瑟夫森势阱耦合的亚微米超导性颗粒。我们关注由电阻性支路和颗粒内部的超导-常规电荷松弛所导致的欧姆耗散。随着温度降低,行为从类似以前分析的非耦合约瑟夫森势阱转变为强耦合势阱。在零温极限下,该两势阱系统表现出五种不同的量子相,其中包括一种新型超导相:颗粒上局域化的库仑对,但由于库仑对隧穿过程,在电极之间保持相干性。与单个势阱不同,从完全超导相到完全常规相的相变由一个中间耦合固定点控制,其临界指数随电阻值的变化而连续变化。该模型通过两个组分的正弦-Gordon模型和相关库仑气体进行分析,后者在弱和强约瑟夫森耦合极限下提供有效的低温描述。复杂的相图与两个组分正弦-Gordon模型的对称性相容,包括从弱到强的耦合二元性和置换三元性。简要讨论了结果的实验后果以及对于薄线和薄膜中超导-常规相变的潜在意义。