直流驱动布洛赫晶体管中的双 Shapiro 台阶与基本跨导

《Physical Review B》：Dual Shapiro steps and fundamental transconductance in the dc-driven Bloch transistor

　　

我们提出了一种基于布洛赫晶体管的超导电路，该量子器件由两个小电容约瑟夫森结串联构成，中间夹有一个小型超导岛。该器件由两个直流电源驱动，分别控制频率为$f_J = 2e\overline{V_J}/h$的约瑟夫森振荡（与晶体管平均电压$\overline{V_J}$相关）和频率为$f_B = \overline{I_B}/2e$的布洛赫振荡（与注入晶体管岛的平均电流$\overline{I_B}$相关）。我们证明，由于布洛赫晶体管的特性，这两种振荡类型之间存在耦合，可以相互锁定相位，即$f_J = f_B$。这导致在电流-电压曲线上出现一个电流台阶，对应$\overline{I_B} = 2ef_J$，类似于在微波频率$f$辐照下小约瑟夫森结的电流-电压曲线上出现的对偶夏皮罗台阶（对应电流$I = 2ef$）。此外，布洛赫晶体管的转移电导$\overline{I_B}/\overline{V_J}$取基本值$1/R_Q$，其中$R_Q = h/4e^2$为电阻量子。所得结果为进一步发展一种基于超导电路、无需施加强磁场即可工作的替代性量子电阻基准铺平了道路。