应用路径积分瞬子解对约瑟夫森涡旋的动力学机制研究

发布时间：2023-05-07 23:53

　　由上下两层超导层和中间一层绝缘层组成的超导约瑟夫森结因自身具有丰富的物理特性而备受关注.约瑟夫森涡旋存在于超导约瑟夫森结中,自从2003年Wallraff和M.V.Fistul等人首次观察到了环形约瑟夫森结中存在单个涡旋的量子隧穿现象以后,约瑟夫森涡旋成为量子计算机研发中量子比特重要的候选者之一.实验上对不同形状的超导约瑟夫森结的成功制备与结中约瑟夫森涡旋的研究观测为我们从理论上探究约瑟夫森涡旋的量子特性提供了良好的平台支持.相比于实验的研究,对超导约瑟夫森结中涡旋机制的理论研究相对滞后.本文主要从理论上探讨了约瑟夫森涡旋的动力学原理.首先我们从超导约瑟夫森偏流主方程(?)出发建立模型,将超导约瑟夫森结中的涡旋类比为粒子在搓衣板势阱(?)的运动.基于路径积分中的瞬子方法在对粒子的隧穿性质研究上的优势明显,我们利用这一方法从理论上计算了约瑟夫森结中涡旋隧穿率、能级劈裂度、温度对隧穿率的影响等动力学问题.得到的基本结论如下:(1)单阱近似得出束缚态能级分布:由于隧穿现象的存在导致势阱中的能态不稳定,能级获得了一个与隧穿有关的虚部.(2)单侧隧穿近似:并给出适用于全温度范围内的隧穿率.(3)...

【文章页数】：49 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 超导约瑟夫森结
    1.2 约瑟夫森涡旋研究进展
    1.3 本文主要工作
2 路径积分中周期瞬子方法介绍
    2.1 Feynman路径积分
        2.1.1 路径积分的基本思想
        2.1.2 路径积分的等价性探讨
    2.2 周期瞬子解
3 用周期瞬子方法计算约瑟夫森涡旋的隧穿特性
    3.1 建立理论模型
    3.2 涡旋在势阱中的逃逸现象
        3.2.1 单阱近似下的分立能级解
        3.2.2 单侧隧穿近似下的隧穿特性
    3.3 涡旋在双阱中的相干劈裂
        3.3.1 偏置电流对势阱影响
        3.3.2 能级劈裂、隧穿率的计算
        3.3.3 隧穿率对温度的依赖性效应
        3.3.4 从量子隧穿到热助隧穿的相变过程
4 结论和展望
5 参考文献
致谢
攻读学位期间取得的科研成果清单



本文编号：3811574