基于耦合约瑟夫森结的器件中的超导二极管效应

【资料图】

所谓的超导(SC)二极管效应是一种有趣的不可逆现象，当材料在一个方向上为SC而在另一个方向上为电阻时，就会发生这种现象。这种效应一直是众多物理研究的焦点，因为它在不同材料中的观察和可靠控制可以促进新型集成电路的未来发展。

RIKEN以及日本和美国其他研究所的研究人员最近在一种新开发的由两个相干耦合约瑟夫森结组成的器件中观察到了SC二极管效应。他们的论文发表在《自然物理学》上，可以指导基于耦合约瑟夫森结的有前景技术的工程设计。

“我们通过实验研究了非局域约瑟夫森效应，这是相干耦合约瑟夫森结(JJ)中的一种特征SC传输，受到之前发表在NanoLetters上的一篇理论论文的启发，”进行这项研究的研究人员之一SadashigeMatsuo告诉Phys。.org。

“《自然物理学》最近的研究是我们之前局域约瑟夫森效应工作的延伸。因此，我们采用了之前论文中使用的相同方法。”

Matsuo和他的同事最近的工作建立在他们之前的研究工作的基础上，重点是相干耦合JJ中的SC传输。为了进行实验，该团队使用了一种设备，该设备由共享一根SC引线的两个JJ组成。

“当共享的SC引线很窄时，两个JJ会相干耦合并相互作用，”Matsuo解释道。“通过将一个JJ嵌入SC环路并测量另一个JJ，我们可以通过相干耦合来研究受其他JJ影响的JJ的SC传输。”

通过调制器件中耦合JJ的相位，松尾和他的同事最终能够产生SC二极管效应。因此，他们的工作揭示了一种有前途且可靠的策略，可以在基于耦合JJ的设备中实现这种效应，同时还进一步阐明了支撑这些设备中这种效应的物理原理。

“SC二极管效应本身很重要，因为这种现象将应用于未来SC电路中的无耗散整流，”Matsuo说。“此外，当SC器件不具有时间反转和空间反转对称性时，就会出现SC二极管效应。因此，我们的结果表明，耦合JJ的相位控制可以打破这种对称性。这意味着预期的其他奇异SC现象对称性破缺可以在耦合的JJ中实现。”

未来，这篇最新论文可能会为电子工程领域带来新的机遇。例如，他们使用的方法可以应用于开发新型高性能超导电子元件。同时，松尾和他的同事的工作可以启发世界各地的其他研究团队使用耦合JJ进行类似的研究。

Matsuo补充道：“我们现在计划通过控制JJ的相干耦合来寻找SC二极管效应以外的奇异SC现象。”

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