磁场诱导的Josephson纳米二极管：面向高场混合量子电路
量子物理
2026-04-02 v2 超导电性
摘要
开发用于大磁场下的非线性和频率可调超导微波电路对于混合量子系统（如自旋共振谱仪、微波量子磁强度计、暗物质亚克力探测器或通量介导的光声学）具有高度相关性。鉴于这些激动人情节，我们研究niobium基电路中集成纳米约束量子干涉仪器，在磁场内侧达到几个百毫特斯的范围内进行实验。我们的实验揭示了电路在偏置-通量响应中呈现意想不到的显著磁场诱导非对称性，证明这源于纳米约束内发生的磁场诱导Josephson二极管效应，并且在磁场中增强了电路的性能指标。一种直观的宏观Josephson二极管模型将该效应归因于约束属性的非均匀性，并为我们提供了作为函数的磁场下二极管电流-相位关系。最后，我们表明在二极管状态下，电路Kerr非线性在频率上呈双峰，既消除了偏置-磁场非对称性的另一种解释，又在量子电路应用中具有潜在用途。总体而言，我们的报告凸显了niobium纳米约束电路在高场混合量子系统中的潜力，提供了理解超导纳米结构中二极管效应的概念简单解释，并揭示了将Josephson纳米二极管与微波量子电路结合的未开发潜力。
引用
@article{arxiv.2511.16727,
title = {Magnetically induced Josephson nano-diodes in field-resilient superconducting microwave circuits},
author = {Benedikt Wilde and Mohamad Kazouini and Timo Kern and Kevin Uhl and Christoph Füger and Dieter Koelle and Reinhold Kleiner and Daniel Bothner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.16727},
year = {2026}
}