不均匀性对量子材料的特性至关重要,但是可以测量它们的方法仍然有限,并且只能访问相关可观察的一小部分。例如,诸如扫描隧道显微镜之类的局部探针已经证明,在纳米长度尺度上,丘比特超导体的电子特性是不均匀的。但是,需要解决高阶相关性的互补技术以阐明这些不均匀性的性质。此外,局部隧道探针通常仅远低于临界温度。在这里,我们开发了一种二维的Terahertz光谱法,以测量来自近乎掺杂的丘陵中层间间的隧道共振的Josephson等离子体回声。这项技术使我们能够研究材料中层偶联的多维光学响应,并从外部无均匀的无均匀宽扩展中拓宽了材料中的固有寿命扩大,以实现中间层间隧道隧道。我们发现,不均匀的扩展持续到临界温度的很大一部分,而这在高于热量增加的寿命拓宽之上可以克服。
根据摩尔定律,该定律指出,芯片上晶体管的数量每18个月增加一倍[1],包括CPU在内的通用处理器的性能每年都有改善,而其价格和电力的征服量已减少。工作频率和单线程处理性能几乎已经达到了限制,这主要是由于功耗限制。这些约束导致了多核处理器的开发,其速度也受到依次执行程序的数量的限制。因此,加速度在正确的位置(例如GPU)使用了专门的体系结构。尽管GPU无法执行像CPU这样的通用目的处理,但它们可以执行大量的平行简单操作,这对于Ma-Chine学习非常有用。量子计算机已将注意力吸引为一种专业的结构,因为它们能够解决使用常规计算机困难的问题的能力。与常规计算机相比,信息处理单元(位)采用两个状态,即0或1,一个量子组合由量子位(Qubits)组成,可以将其叠加为0和1状态。这些计算机可以利用量子力学的特征性能,例如状态,量子隧道和量子纠缠的叠加。量子计算机可以大致分为两类:基于门的量子计算机[2]和量子退火器[3]。基于门的量子计算机可以非常快速地计算特定问题 -
所研究的设备包含平面JJS,由厚度为70 nm的NB膜制成。该胶片是通过在氧化的Si晶片上在室温下在室温下溅射沉积的。首先通过光刻和活性离子蚀刻将薄膜构成约6 µm宽的桥梁,然后由Ga+聚焦离子束(FIB)FEI NOVA 200。JJS具有可变的厚度桥结构。它们是通过通过fib在NB层中切一个狭窄的凹槽而制成的。单线切割,名义宽度为零,在10 pA和30/10 kV加速电压下进行。蚀刻时间是自动限制的。“长” JJ2是使用30 kV梁制成的,其斑点尺寸约为7 nm,而“短” JJ1是用10 kV fib制成的,其斑点大小约为两倍。由于NB的重新沉积,FIB切割的深度在纵横比(深度/宽度)〜2处是自限制(请参阅参考文献中的讨论[1])。结果,JJ1既比JJ2更宽又深,如图3(a),导致临界电流的相应差异。
量子传感器、量子信息电路、超导量子比特等领域的最新发展以及更广泛的天文探测和现代通信都依赖于微波光子的精确探测。然而,用于可靠和灵敏地表征固态量子电路(特别是超低功率和光子微波电路)的计量工具严重缺乏。不仅需要确定微波功率,还需要精确和准确地确定单光子特性(包括时间和相位)以及多光子特性(例如重合和纠缠)。目前最先进的低温放大器在高噪声温度方面不足,全球正在探索新型放大器以在灵敏度的量子极限下运行。参数放大器是目前已知的唯一实现微波信号量子极限灵敏度的方法。然而,实现足够大且足够平坦的带宽(例如从约 1 GHz 到 10 GHz)仍然是一项具有挑战性的任务。在具有三波混频的行波放大器中,目前的情况是可以改善的,但三波混频只有在具有非中心对称非线性的介质中才有可能。设计具有大且可控的非中心对称非线性的非线性介质(量子超材料)的可能性是量子光学的一个重要目标,它将实现参数增益、压缩和纠缠光子对的产生,为它们在量子信息处理和通信(QIPC)中的应用铺平道路。这种量子超材料可以借助约瑟夫森技术进行设计,并且可以同时实现具有三波混频的 JTWPA 和微波领域量子光学电路的优异特性。
,我们在超导电路中提出了一个循环函数的方案,该电路由三个约瑟夫森交界环和三个函数组成。在这项研究中,我们通过从基本边界条件中得出有效潜力来获得系统的精确拉格朗日。随后我们表明,我们可以选择性地选择在执行循环器函数的三个连接的分支的电流方向。此外,我们将此循环函数用于Majorana零模式(MZM)的非Abelian编织。在系统的分支中,我们引入了一对MZM,这些MZM通过三个阶段相互相互作用。循环器函数确定了三个函数的相位,从而确定MZM之间的耦合以产生编织操作。我们修改了系统,以便将MZMS耦合到外部系统以在可扩展设计中执行量子操作。
引言。目前,人们对拓扑非平凡系统中的凝聚态物理学有着浓厚的兴趣。在过去的二十年里,人们做出了巨大的努力来寻找新型拓扑量子物质,如拓扑绝缘体[1,2]、拓扑半金属[3]或拓扑超导体[4]。拓扑相通常与两个能带相交的能带结构中的孤立奇点有关[5,6]。在拓扑超导体的情况下,零能量的Bogoliubov准粒子(称为Majorana零模式)可用于拓扑保护的量子计算[4]。此类系统中零能量模式的存在受到拓扑保护[7],最近已在超导三端结实验中得到证实[8]。实际上,超导弱链接中的安德烈夫束缚态 (ABS)(也称为约瑟夫森结)也被提议用于实现量子比特 [9,10]。如果将结嵌入射频超导量子干涉装置 (SQUID),则可以轻松调整 ABS,并且可以通过微波 [11 – 14]、隧穿 [15] 和超电流谱 [16] 进行实验访问和相干操控。最近,据预测,由传统超导体制成的多端约瑟夫森结 (MJJ) 将表现出四 [17 – 22] 和三 [23 – 27] 引线的非平凡拓扑。在这样的系统中,不需要奇异的拓扑材料,尽管多端拓扑纳米线也已被讨论过 [27]。在 MJJ 中,两个终端之间的量化跨导是整数值陈数的表现形式 [17,20,21,27]。或者,弗洛凯在周期驱动的约瑟夫森系统中陈述,其连通性比
因此,可以通过执行各个量子数交换的所有可能组合来获得允许的对振幅(eqs。(S2)和(S3)),填充反对称条件等式。(S1)。这样做,我们发现八个允许尊重反对称条件的对对称类别,其中4对应于奇数相关性,请参见表S1。特定相关性是超导索引(sup。索引)在扩大允许的对对称性方面起着至关重要的作用。表S1在主文本的“ jjs中的us频间振幅”部分中显示为表1。在没有任何自旋粘合字段的情况下,出现对的相关性的自旋对称性与母体超导体的自旋对称性相同。因此,在我们的研究中允许的对对称类别(不存在旋转式粘合字段)是ESEE和OSOE对对称类别:它们对应于超导体指数中的偶数(奇数频率)旋转(奇数)均匀(奇数)旋转单元(奇数),甚至对应于超导器指数。通过包括一个自旋混合字段,可以获得表S1中对应于OTEE和OTOO对对称类别的奇数自旋 - 三个三角对振幅,可以用作超导阶段高度可控制的旋转源,从而可以使超导性旋转旋转的超导量。由于我们在主文本中提出的结果中没有自旋混合字段,因此其中的对对称性表现出父母超导体的自旋对称性,即自旋单旋。这是在主文本的“ JJS中的persupconductor对振幅”部分中特别讨论的。
2cm 10 V 约瑟夫森电压标准芯片。光刻技术和材料的持续改进提高了这些具有大量结点的电路的产量 [11]。例如,IBM 的约瑟夫森计算机项目导致了结氧化物屏障和 PbInAu 超导电极的改进 [12]。由于 Pb 合金结会随着热循环而发生变化,因此人们开始努力开发一种全耐火结工艺,使用铌作为结电极和布线。然而,事实证明氧化铌是一种较差的结屏障,只能产生中等质量的结。下一个重大改进发生在贝尔实验室的 Gurvitch 等人 [13] 发现热生长的氧化铝屏障非常稳定时,从而产生了第一个具有出色均匀性的高质量约瑟夫森结。多年来,这种全耐火
超导二极管效应(SDE)是一种磁电现象,其中外部磁场将非零的质量中心动量赋予库珀对,以促进或阻碍根据其方向促进超级电流的流动。我们提出,基于量子的自旋霍尔绝缘子(QSHI)的约瑟夫森连接器可以用作非隔离电子设备的多功能平台,当通过相位偏置和非平面磁场触发时,该平台表现出SDE。通过计算Andreev结合状态和准颗粒状态的连续体的贡献,我们提供了数值和分析结果,审查了SDE的各个方面,包括其质量Q因子。发现Q因子的最大值在低(零)温度下是通用的,它的起源与独立于交界处的特定细节的潜在拓扑特性相关。随着磁场的增加,由于轨道效应引起的诱导超导间隙的关闭,SDE减小了。要观察SDE,必须设计基于QSHI的Josephson结,以使其边缘具有不务件的运输。此外,我们在一个更具异国情调但现实的场景中探索了SDE,在驱动电流时,约瑟夫森交界处的典型地面态奇偶校仍然保守。在这种4π的周期情况下,我们预测SDE的增强是与其2π-周期性的,平等无限的对应物相比的增强。