新的约瑟夫森结研究将量子理论与未来低能电子技术卓越中心的实验联系起来

微波腔内的约瑟夫森结，用于通过实验探测量子行为。

约瑟夫森结是将量子现象转化为可用技术的最重要元素之一。

RMIT的一项新研究为这些关键设备上的新光学实验建立了理论框架，对未来的基础量子研究和应用(如量子计算)具有影响。

约瑟夫森结可以由两块超导板形成，由一层非常薄的绝缘层隔开，电荷通过量子隧道从一个板传播到另一个板，是微观尺度上的量子力学和宏观尺度上的实用技术之间的重要“桥梁”。

应用包括现有的设备，如磁场探测器(称为squid)，以及量子计算机等新兴技术。

从基本的角度来看，约瑟夫森结也很有趣，它被用作研究相变和拓扑激励的理论模型的物理实现。

这些系统的制造技术现在已经足够先进，可以以高度的精度微调控制感兴趣的物理参数。

迄今为止，约瑟夫森结器件的研究主要集中在电子传输测量上:实验人员将金属引线连接到器件上，施加电压，并测量产生的输出电流。

然而，这些电连接的存在不可避免地引入了额外的噪音源，这破坏了许多实验者希望研究的量子效应。

减轻这种电荷噪声，并最大限度地减少量子设备与外界噪声之间的相互作用，是实际量子技术发展的主要挑战。

最近的实验(Cosmic, Ikegami, Lin, Inomata, Taylor和Nakamura，来自日本理研)通过将他们的设备放在一个可以通过微波探测系统的3D腔中，绕过了噪声引线的问题。这减少了设备与环境之间的接触，允许更清晰和更连贯的研究。

正在进行的实验不再是电子输运，而是光谱学。

为了使这项激进的新技术取得最大的成功，需要从理论上描述实验的新方法。

RMIT的这项新研究为约瑟夫森结上的光谱微波实验建模建立了理论框架。

这项研究的重点是磁场穿过电路中的任何闭环所产生的涡流。

入射的微波可以驱动不同漩涡状态之间的转换，从而导致可测量的响应。

RMIT开发的理论为构建任意平面电路的描述和从基础理论中提取可测量量提供了一个一般框架。

“这项工作将理论与实验联系起来”FLEET博士生山姆·威尔金森，这项新研究的主要作者

“这项工作将理论与实验联系起来，”主要作者、FLEET博士生山姆·威尔金森说。“它将超导网络的理论公式与微波光谱实验联系起来，应该会为设计和描述相干量子系统开辟新的途径。”

因为Josephson结阵列可以设计和操纵在很大程度上的控制，他们为研究复杂的多体物理理想的模型系统。这些系统往往表现出非常远距离的相互作用和非常强的耦合——这两个特征通常使系统难以从理论上研究。

“我们希望我们的约瑟夫森结研究也能帮助其他复杂的研究，”小组负责人贾里德·科尔教授说。“希望通过开发工具来理解这些可控系统，我们将学到可以应用于其他高度相互作用的系统的经验教训，在这些系统中，我们通常没有那么多的实验控制。”

以及由澳大利亚研究理事会，作者承认重要的计算资源提供的NCI国家设施澳大利亚国立大学的系统(通过澳大利亚政府的国家计算成绩分配计划)，并与N. Vogt, F. Hassler, R. Cosmic, Y. Nakamura, H. Ikegami和C. Müller进行了宝贵的讨论。

这项研究代表了理论与实验相结合的一个例子——FLEET研究的一个特点。
RMIT的Jared Cole教授团队研究了不可避免的测量、控制和制造缺陷，这些缺陷导致了无耗散超导器件的微弱能量耗散。

耗散和退相干对纳米结构中电子输运的影响，以及它在拓扑保护传导通道中的作用，是未来超低能量电子设计的关键——FLEET研究主题1(拓扑材料)的目标。雷竞技苹果版

FLEET是arc资助的研究中心，汇集了100多名澳大利亚和国际专家，以开发新一代超低能耗电子产品，以减少计算消耗的能源。

新的约瑟夫森结研究将量子理论与实验联系起来