Josephson currents in chaotic quantum dots
Josephson currents in chaotic quantum dots
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混沌量子点中的约瑟夫森电流
DOI：
10.1103/physrevb.97.224515
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发表时间：
2018
影响因子：
3.7
通讯作者：
Levchenko, Alex
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Whisler, Colin M.;Vavilov, Maxim G.;Levchenko, Alex
从理论上研究了与超导体弹道接触耦合的混沌量子点中的约瑟夫森电流-相位关系。在这种情况下，强邻近效应在量子点中诱导超导性，导致电子态密度的显著改变和多个子带隙的形成。由此产生的超电流的大小取决于超导序参量的相位差的铅，并显示出强烈的非谐歪斜行为。我们发现，当量子点上的无扰能量超过超导能隙时，超导电流的二次谐波的大小与一次谐波相当。为了解决这些影响的技术水平上，我们使用的非线性模型Keldysh形式主义的电路理论的框架来计算的状态密度，约瑟夫森能量，和电流的超导相在引线上的依赖关系。我们分析了这些量是如何作为无功能和超导能隙的函数而变化的。最后，我们简要地讨论了亚能隙尾态、介观超电流涨落、弱定域修正以及门子量子比特与量子点约瑟夫森结的非谐性。
We study theoretically the Josephson current-phase relationship in a chaotic quantum dot coupled to superconductors by ballistic contacts. In this regime, strong proximity effect induces superconductivity in the quantum dot that leads to a significant modification in the electron density of states and formation of multiple subgaps. The magnitude of the resulting supercurrent depends on the phase difference of the superconducting order parameter in the leads and shows strongly anharmonic skewed behavior. We find that when the Thouless energy on the dot exceeds the superconducting energy gap, the second harmonic of the supercurrent becomes comparable in magnitude to the first harmonic. To address these effects on the technical level, we use the nonlinear-model Keldysh formalism in the framework of the circuit theory to compute dependence of the density of states, Josephson energy, and current on the superconducting phases in the leads. We analyze how these quantities change as a function of the Thouless energy and the superconducting gap. Finally, we briefly discuss subgap tail states, mesoscopic supercurrent fluctuations, weak localization correction, and also touch on anharmonicity of gatemon qubits with quantum dot Josephson junctions.
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