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凝聚态物理 > 中尺度与纳米尺度物理

arXiv:2508.17367 (cond-mat)
[提交于 2025年8月24日 ]

标题: 重新审视弹道多端约瑟夫森结中的绝热极限

标题: Revisiting the adiabatic limit in ballistic multiterminal Josephson junctions

Authors:Régis Mélin, Asmaul Smitha Rashid, Romain Danneau, Morteza Kayyalha
摘要: 受近期对多端约瑟夫森结(MJJs)实验的启发,这些实验探测了器件尺寸和偏置电压参数的不同范围,我们引入了一个二维(2D)交叉图,以映射器件尺寸(x轴)与偏置电压(y轴)之间的关系。 这个交叉图方便地分开了器件的不同物理区域。 该框架用于探索在靠近x轴的大规模器件中偏置电压增加的区域,在该区域,电化学势与一维能级间距相当。 在完美的波导几何结构中,我们发现由碰撞的弗洛凯-库利克能级形成的量子关联对的相对数量等于横向通道数的倒数,这是由于守恒量的数量等于通道数。 这一观察结果促使提出了一种中间区域的模型,在该模型中,绝热近似下弹道中心二维正常金属被当作连续体处理,而安德烈夫模式则在电压和通量可调的非平衡电子态背景中传播。 该模型预测了控制临界电流介观振荡的特征电压尺度,这些尺度处于解释所有MJJs领域的实验的交汇点:四重态、拓扑学和弗洛凯理论。
摘要: Motivated by recent experiments on multiterminal Josephson junctions (MJJs) that probe different ranges of the size and bias voltage parameters, we introduce a two-dimensional (2D) cross-over diagram to map the relationship between device dimension (x-axis) and bias voltage (y-axis). This cross-over diagram conveniently separates the different physical regimes of the devices. This framework is used to explore the regime of increasing bias voltage in large-scale devices near the x-axis, where the electrochemical potential becomes comparable to the 1D energy level spacing. In a perfect waveguide geometry, we find that the relative number of quantum-correlated pairs formed by colliding Floquet-Kulik levels is equal to the inverse of the number of transverse channels, due to the number of conserved quantities equal to the number of channels. This observation motivates a model for the intermediate regime in which the ballistic central two-dimensional normal metal is treated as a continuum under the adiabatic approximation, while Andreev modes propagate in a background of voltage- and flux-tunable nonequilibrium electronic populations. The model predicts characteristic voltage scales that govern the mesoscopic oscillations of the critical current, and these scales are at the crossroads of interpreting experiments in all sectors of the MJJs: quartets, topology, and Floquet theory.
评论: 16页,10图
主题: 中尺度与纳米尺度物理 (cond-mat.mes-hall) ; 超导性 (cond-mat.supr-con)
引用方式: arXiv:2508.17367 [cond-mat.mes-hall]
  (或者 arXiv:2508.17367v1 [cond-mat.mes-hall] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2508.17367
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来自: Mélin Régis [查看电子邮件]
[v1] 星期日, 2025 年 8 月 24 日 13:52:12 UTC (1,459 KB)
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