論文の概要: Dissipationless Nonlinearity in Quantum Material Josephson Diodes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.12198v1
• Date: Wed, 18 Oct 2023 18:00:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-20 18:28:55.419201
• Title: Dissipationless Nonlinearity in Quantum Material Josephson Diodes
• Title（参考訳）: 量子材料ジョセフソンダイオードの無散逸非線形性
• Authors: Constantin Schrade, Valla Fatemi
• Abstract要約: 3波混合の散逸のない非線形性は多くの超伝導量子デバイスの主要な構成要素である。 ゲート可変および内在的に対称性を損なう量子材料ジョセフソン接合から3階非線形性を実現するための代替手法を開発する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Dissipationless nonlinearities for three-wave mixing are a key component of many superconducting quantum devices, such as amplifiers and bosonic qubits. So far, such third-order nonlinearities have been primarily achieved with circuits of concatenated Josephson tunnel junctions. In this work, we theoretically develop an alternative approach to realize third-order nonlinearities from gate-tunable and intrinsically symmetry-broken quantum material Josephson junctions. We illustrate this approach on two examples, an Andreev interferometer and a magnetic Josephson junction. Our results show that both setups enable Kerr-free three-wave mixing for a broad range of frequencies, an attribute that is highly desirable for amplifier applications. Moreover, we also find that the magnetic junction constitutes a paradigmatic example for three-wave mixing in a minimal single-junction device without the need for any external biases. We hope that our work will guide the search of dissipationless nonlinearities in quantum material superconducting devices and inspire new ways of characterizing symmetry-breaking in quantum materials with microwave techniques.
• Abstract（参考訳）: 3波混合のための散逸のない非線形性は、増幅器やボソニック量子ビットなど多くの超伝導量子デバイスの重要な要素である。 これまでのところ、このような3階非線形性は主にジョセフソントンネル接合の回路で達成されている。 本研究では,ゲート可変および固有対称性破壊量子材料ジョセフソン接合から3階非線形性を実現するための代替手法を理論的に開発する。 このアプローチをAndreev干渉計と磁気ジョセフソン接合という2つの例で説明する。 以上の結果から,両構成とも広帯域の周波数に対してkerrフリーな3波混合が可能であり,増幅器応用に非常に望ましい特性であることがわかった。 さらに, 磁気接合は, 外部バイアスを必要とせず, 極小単一接合装置における三波混合のパラダイム的例であることがわかった。 我々は、量子材料超伝導デバイスにおける散逸のない非線形性の探索を導くとともに、マイクロ波技術による量子材料の対称性破壊を特徴付ける新しい方法の開拓を期待する。

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