論文の概要: Collective quantum phases in frustrated arrays of Josephson junctions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.00391v1
- Date: Sat, 30 Nov 2024 08:01:13 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-04 15:41:20.439192
- Title: Collective quantum phases in frustrated arrays of Josephson junctions
- Title(参考訳): ジョセフソン接合のフラストレーション配列における集合量子相
- Authors: M. V. Fistul, O. Neyenhuys, B. Pernack, I. M. Eremin, Sergej Flach, Alexei Andreanov,
- Abstract要約: フラストレーションは、0$-および$pi$-ジョセフソン接合の周期的な配置によって導入される。
小型量子ジョセフソン接合のフラストレーションドソートゥースアレイで生じる集合量子相と量子相転移について検討した。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
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- Abstract: We study collective quantum phases and quantum phase transitions occurring in frustrated sawtooth arrays of small quantum Josephson junctions. Frustration is introduced through the periodic arrangement of $0$- and $\pi$- Josephson junctions with the Josephson coupling energies $\alpha E_\mathrm{J}$ of different signs, $-1\leq \alpha \leq 1$. The complexity of the potential landscape of the system is controlled by the frustration parameter $f=(1-\alpha)/2$. The potential energy has a single global minimum in the non-frustrated regime ($f<f_\mathrm{cr}=0.75$) and a macroscopic number of equal minima in the frustrated regime ($f>f_\mathrm{cr}=0.75$). We address the coherent quantum regime and identify several collective quantum phases: disordered (insulating) and ordered (superconducting) phases in the non-frustrated regime, as well as highly entangled patterns of vortices and anti-vortices in the frustrated regime. These collective quantum phases are controlled by several physical parameters: the frustration $f$, the Josephson coupling, and the charging energies of junctions and islands. We map the control parameter phase diagram by characterizing the quantum dynamics of frustrated Josephson junction arrays by spatially and temporally resolved quantum-mechanical correlation function of the local magnetization.
- Abstract(参考訳): 小型量子ジョセフソン接合のフラストレーションドソートゥースアレイで生じる集合量子相と量子相転移について検討した。
フラストレーションは、ジョセフソン結合エネルギー$\alpha E_\mathrm{J}$、$-1\leq \alpha \leq 1$の周期的な配置によって導入される。
システムの潜在的景観の複雑さは、フラストレーションパラメータ$f=(1-\alpha)/2$によって制御される。
ポテンシャルエネルギーは、非フラストレーションレジーム(f<f_\mathrm{cr}=0.75$)において1つの大域的最小値を持ち、フラストレーションレジーム(f>f_\mathrm{cr}=0.75$)において同じミニマのマクロ的な数である。
我々は、コヒーレントな量子状態に対処し、非フラストレーション状態における乱れ(絶縁)と秩序(超伝導)相、およびフラストレーション状態における渦と反渦の高度に絡み合ったパターンを同定する。
これらの集合量子相は、フラストレーション$f$、ジョセフソン結合、ジャンクションとアイランドの電荷エネルギーなど、いくつかの物理的パラメータによって制御される。
局所磁化の空間的および時間的に解決された量子力学的相関関数によりフラストレーションされたジョセフソン接合配列の量子力学を特徴付けることにより制御パラメータ位相図をマッピングする。
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