論文の概要: Demonstration of dual Shapiro steps in small Josephson junctions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.06599v3
- Date: Wed, 09 Oct 2024 14:26:19 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-10 14:25:15.027444
- Title: Demonstration of dual Shapiro steps in small Josephson junctions
- Title（参考訳）: 小ジョセフソン接合における二重シャピロステップの実証
- Authors: Fabian Kaap, Christoph Kissling, Victor Gaydamachenko, Lukas Grünhaupt, Sergey Lotkhov,
- Abstract要約: 量子化された電流ステップ、いわゆる双対シャピロステップは、ブロッホ振動を外部マイクロ波信号に同期させるときに生成される。
我々は,小さなAl/AlO$_mathrmx$/Al Josephson接合におけるブロッホ振動を正弦波駆動に同期させることにより,この基本的関係を実現する。
今日の電圧標準に触発されて、ジョセフソン振動の単一磁束量子モードと双対となるパルス駆動状態を調べ、二重シャピロステップの同様の非対称パターンを観察する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Bloch oscillations in small Josephson junctions were predicted theoretically as the quantum dual to Josephson oscillations. A significant consequence of this prediction is the emergence of quantized current steps, so-called dual Shapiro steps, when synchronizing Bloch oscillations to an external microwave signal. These steps potentially enable a fundamental standard of current $I$, defined via the frequency $f$ of the external signal and the elementary charge $e$, $I=\pm n \times 2ef$, where $n$ is a natural number. Here, we realize this fundamental relation by synchronizing the Bloch oscillations in small Al/AlO$_\mathrm{x}$/Al Josephson junctions to sinusoidal drives with frequencies varying from $1$ to $6\:\mathrm{GHz}$ and observe dual Shapiro steps up to $I\approx 3 \: \mathrm{nA}$. Inspired by today's voltage standards and to further confirm the duality relation, we investigate a pulsed drive regime, which is dual to the single flux quantum mode of Josephson oscillations, and observe a similar asymmetric pattern of dual Shapiro steps. This work confirms quantum duality effects in Josephson junctions and paves the way towards a range of applications in quantum metrology based on well-established fabrication techniques and straightforward circuit design.
- Abstract（参考訳）: 小さなジョセフソン接合におけるブロッホ振動は、理論的にはジョセフソンの振動に対する量子双対として予測された。
この予測の重要な結果は、ブロッホ振動を外部マイクロ波信号に同期させるときに、量子化された電流ステップ(いわゆる双対シャピロステップ)の出現である。
これらのステップは、外部信号の周波数$f$と基本電荷$e$, $I=\pm n \times 2ef$で定義される現在の$I$の基本的な標準を可能にし、$n$は自然数である。
ここで、この基本的な関係は、小さなAl/AlO$_\mathrm{x}$/Al Josephson接合におけるブロッホ振動を、周波数が$$$から$$$$:\mathrm{GHz}$に変化した正弦波駆動に同期させ、双対シャピロステップを$I\approx 3 \: \mathrm{nA}$に観測することで実現している。
今日の電圧標準に触発され、さらに二重性関係を確かめるために、ジョセフソン振動の単一磁束量子モードと双対となるパルス駆動状態を調べ、二重シャピロステップの同様の非対称パターンを観察する。
この研究はジョセフソン接合における量子双対効果を確認し、よく確立された製造技術と簡単な回路設計に基づく量子力学の幅広い応用への道を開く。
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