多纳米线超导量子干涉器件：临界电流、对称性与涡旋稳定性区域
超导电性
2025-06-24 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
普通的超导量子干涉器件（SQUID）包含两个并联的弱连接。我们对多纳米线 SQUID（MW-SQUID）进行建模，并在两个方面进行了推广。首先，由并联超导纳米线提供的弱连接数量大于二。其次，假设每根纳米线的电流-相位关系为线性的，这对于均匀超导细丝来说是典型的。对于此类 MW-SQUID，我们的模型预测临界电流（）是磁场的多值函数。我们还计算了涡旋稳定性区域（VSR），即在电流-磁场平面中，对于给定的涡旋分布，所有导线中的电流均低于其临界值的区域，因此涡旋不会在单元之间移动。在双纳米线 SQUID 的情况下，VSR 呈菱形，而在多纳米线的情况下则具有更复杂的形状。我们对此类 VSR 进行了分类，并确定了 VSR 不相交的条件，该条件会导致 100% 的超流调制和量子相变。根据该模型，最大临界电流曲线遵循 对称性，而每个 VSR 遵循 对称性。该模型预测了 MW-SQUID 表现出完美二极管效应的条件，即一种极性的临界电流为零，而相反极性的偏置电流临界电流不为零。我们还对由以下情况产生的稳定性区域进行了分类：(1) 完全对称、(2) 相位无序、(3) 位置无序、(4) 临界电流无序和 (5) 完全无序的多纳米线 SQUID。
引用
@article{arxiv.2505.23095,
title = {Multiple-Nanowire Superconducting Quantum Interference Devices: Critical Currents, Symmetries, and Vorticity Stability Regions},
author = {Cliff Sun and Alexey Bezryadin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.23095},
year = {2025}
}
备注
24 pages, 20 figures