論文の概要: Quantum dynamics of a single fluxon in Josephson junctions parallel
arrays with large kinetic inductances
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.05693v1
- Date: Thu, 14 Jan 2021 16:16:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-15 05:16:21.227839
- Title: Quantum dynamics of a single fluxon in Josephson junctions parallel
arrays with large kinetic inductances
- Title（参考訳）: 大きな運動インダクタンスを持つジョセフソン接合並列アレイにおける単一フラッションの量子力学
- Authors: S. S. Seidov and M. V. Fistul
- Abstract要約: ジョセフソン接合並列アレイ(JJPAs)に閉じ込められた単一磁束のコヒーレント量子力学の理論的研究について述べる。
MFのコヒーレント量子力学は、特性周波数$f_qb=Delta/h$で崩壊する量子振動を示す。
外部応用dcバイアスの存在下では、量子MFの弱い非コヒーレントダイナミクスがマクロ振動の形で実現され、JJPAsの典型的な「ノイズ」電流電圧特性が実現される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We present a theoretical study of coherent quantum dynamics of a single
magnetic fluxon (MF) trapped in Josephson junction parallel arrays (JJPAs) with
large kinetic inductances. The MF is the topological excitation carrying one
quantum of magnetic flux, $\Phi_0$. The MF is quantitatively described as the
$2\pi$-kink in the distribution of Josephson phases, and for JJPAs with high
kinetic inductances the characteristic length of such distribution ("the size"
of MF) is drastically reduced. Characterizing such MFs by the Josephson phases
of three consecutive Josephson junctions we analyse the various coherent
macroscopic quantum effects in the MF quantum dynamics. In particular, we
obtain the MF energy band originating from the coherent quantum tunnelling of a
single MF between adjacent cells of JJPAs. The dependencies of the band width
$\Delta$ on the Josephson coupling energy $E_J$, charging energy $E_C$ and the
inductive energy of a cell $E_L$, are studied in detail. In long linear JJPAs
the coherent quantum dynamics of MF demonstrates decaying quantum oscillations
with characteristic frequency $f_{qb}=\Delta/h$. In short annular JJPAs the
coherent quantum dynamics of MF displays complex oscillations controlled by the
Aharonov-Casher phase $\chi \propto V_g$, where $V_g$ is an externally applied
gate voltage. In the presence of externally applied dc bias, $I$, a weakly
incoherent dynamics of quantum MF is realized in the form of macroscopic Bloch
oscillations leading to a typical "nose" current-voltage characteristics of
JJPAs. As ac current with frequency $f$ is applied the current-voltage
characteristics displays a set of equidistant current steps at $I_n=2en f$.
- Abstract（参考訳）: 本稿では、ジョセフソン接合並列アレイ(JJPA)に閉じ込められた1つの磁束(MF)のコヒーレント量子力学と大きな運動インダクタンスについて理論的研究を行う。
MFは、磁気フラックスの1つの量子、$\Phi_0$のトポロジカル励起である。
MFはジョゼフソン相の分布における$2\pi$-kinkと定量的に説明され、JJPAsの運動インダクタンスが高い場合、そのような分布(MFのサイズ)の特性は劇的に減少する。
このようなMFを3つの連続ジョセフソン接合のジョセフソン位相で特徴づけることで、MF量子力学における様々なコヒーレントなマクロ量子効果を分析する。
特に、JJPAsの隣接セル間の1つのMFのコヒーレント量子トンネルに由来するMFエネルギーバンドを得る。
ジョセフソン結合エネルギー$E_J$、充電エネルギー$E_C$およびセルの誘導エネルギー$E_L$に対する帯域幅$\Delta$の依存性を詳細に研究する。
長い線形 JJPA MF のコヒーレント量子力学は、特性周波数 $f_{qb}=\Delta/h$ で崩壊する量子振動を示す。
短い環状JJPA MFのコヒーレント量子力学は、Aharonov-Casher相$\chi \propto V_g$で制御される複雑な振動を表示する。
外部応用dcバイアスの存在下では、量子MFの弱い非コヒーレントダイナミクスがマクロ的ブロッホ振動の形で実現され、JJPAsの典型的な「ノイズ」電流電圧特性が実現される。
周波数$f$の交流電流を印加すると、電流電圧特性は、等価な電流ステップのセットを$I_n=2enf$とする。
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