调控多端扩散约瑟夫森结中电流-相位关系的基本周期性

传统的超导体/绝缘体/超导体（SIS）约瑟夫森结，即两个超导体被隧道势垒隔开的器件，作为量子电路中的元件，特别是在超导量子比特中扮演关键角色，具有重要的技术意义。约瑟夫森结的一个重要特性是超电流 Is 与它们之间的相位差 $\phi$ 的关系。对于 SIS 结，电流-相位关系是正弦的且周期为 2$\pi$。其他类型的约瑟夫森结，其中超导体之间的材料是弱连接或正常金属（N），可能具有非正弦的电流-相位关系，但仍然是 2$\pi$ 周期的。我们在此展示，一个具有 4 个超导接触的多端扩散 SNS 约瑟夫森结，可以在其中两个接触之间表现出一种电流-相位关系，该关系是 2$\pi$ 和 4$\pi$ 周期分量的叠加，其相对强度由另外两个接触之间的相位差控制，并在该相位差的特定值下变为 2$\pi$ 或 4$\pi$ 周期。这种可调性可能在定制超导量子电路的哈密顿量方面有应用。