耦合至高阻抗多模谐振腔的约瑟夫森结的涌现量子相变

单个约瑟夫森结耦合至电阻性环境的物理是一个长期存在的基础问题,处于激烈争论的中心,并因具有高阻抗多模谐振腔的超导平台的出现而强烈复兴。本文研究了当模式数目增加时,耦合至多模谐振腔的结的涌现临界性。我们证明了多模环境如何重整化结的约瑟夫森能与电容能,使得在热力学极限下,当阻抗大于量子电阻时充电能占主导,否则可忽略,且与两个能标的裸比值以及结相位的紧致或扩展性质无关。通过精确对角化,我们发现该转变令人惊讶地源于涉及非基态而是第一激发态的能级反交叉,其能隙在热力学极限下消失。我们通过指出基态与激发态的不同行为阐明了两相的性质,并表明在转变点处谱不仅在低频处显示普适性。与近期实验一致,我们揭示了该相变的显著谱特征。