Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2026, выпуск 9 » Статья стр. 1836
<<<>>>
Экспериментальное исследование сверхпроводящих перестраиваемых резонаторов: влияние типа джозефсоновских переходов
Российский научный фонд, №100 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс), 25-22-20055
Тарасова И.Е. 1,2,3, Егоров С.В. 1,3, Антонов В.Н. 4, Нажесткин И.А.1,2, Ионин А.С. 1,2,3, Бакурский С.В. 5, Исмаилов Н.Г.6, Соловьев И.И. 1,5, Кленов Н.В. 7
1Российский квантовый центр, Москва, Россия
2Московский физико-технический институт, Долгопрудный, Московская обл., Россия
3Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН, Черноголовка, Московская обл., Россия
4Сколковский институт науки и технологий, Москва, Россия
5НИИ ядерной физики им. Д.В. Скобельцына МГУ им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия
6Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (физический факультет), Москва, Россия
7Московский технический университет связи и информатики, Москва, Россия
Email: tarasova.ie@phystech.edu, nazhestkin@phystech.edu
Поступила в редакцию: 3 мая 2026 г.
В окончательной редакции: 3 мая 2026 г.
Принята к печати: 3 мая 2026 г.
Выставление онлайн: 14 июля 2026 г.
PDF версия
Представлены результаты экспериментального исследования сверхпроводящих четвертьволновых копланарных волноводов с интегрированными двухконтактными интерферометрами, обеспечивающими перестройку резонансной частоты внешним магнитным потоком. Проведено сравнение двух технологических реализаций: ниобиевой многослойной с туннельными переходами и алюминиевой планарной с наномостиками. Проведены низкотемпературные измерения вольт-амперных и полевых характеристик интерферометров, а также исследованы зависимости резонансной частоты и добротности волноводов от магнитного потока. Ниобиевые структуры демонстрируют регулярную, хорошо предсказуемую перестройку частоты (до ~9 MHz), что обусловлено синусоидальным ток-фазовым соотношением туннельных переходов. Алюминиевые резонаторы с наномостиками обеспечивают существенно большую перестройку (до ~35 MHz), однако зависимость частоты от потока носит гистерезисный и апериодический характер из-за многозначности ток-фазового соотношения исследуемых наносужений. Ключевые слова: сверхпроводящий копланарный волновод, эффект Джозефсона, сверхпроводящий двухконтактный интерферометр, перестраиваемый резонатор.
  1. P.K. Day, H.G. LeDuc, B.A. Mazin, A. Vayonakis, J. Zmuidzinas. Nature, 425 (6960), 817 (2003). DOI: 10.1038/nature02037
  2. J. Van Rantwijk, M. Grim, D. Van Loon, S. Yates, A. Baryshev, J. Baselmans. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 64 (6), 1876 (2016). DOI: 10.1109/tmtt.2016.2544303
  3. J.A.B. Mates, G.C. Hilton, K.D. Irwin, L.R. Vale, K.W. Lehnert. Appl. Phys. Lett., 92 (2), 023514 (2008). DOI: 10.1063/1.2803852
  4. Z.-F. Feng, X.-F. Zhou, W. Zhang, Z. Wang, Q.-X. Ma, P.-Z. Li, J.-Q. Zhong, W. Miao, Y. Ren, Q.-J. Yao, V. Koshelets, L. Filippenko, M. Fominsky, J. Li, S.-C. Shi. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 36 (6), 1 (2026). DOI: 10.1109/tasc.2026.3653239
  5. A. Blais, R.-S. Huang, A. Wallraff, S.M. Girvin, R.J. Schoelkopf. Phys. Rev. A, 69 (6), 062320 (2004). DOI: 10.1103/physreva.69.062320
  6. J. Koch, T.M. Yu, J. Gambetta, A.A. Houck, D.I. Schuster, J. Majer, A. Blais, M.H. Devoret, S.M. Girvin, R.J. Schoelkopf. Phys. Rev. A, 76 (4), 042319 (2007). DOI: 10.1103/physreva.76.042319
  7. M.D. Reed, B.R. Johnson, A.A. Houck, L. DiCarlo, J.M. Chow, D.I. Schuster, L. Frunzio, R.J. Schoelkopf. Appl. Phys. Lett., 96 (20), 203110 (2010). DOI: 10.1063/1.3435463
  8. S.H. Park, G. Choi, G. Kim, J. Jo, B. Lee, G. Kim, K. Park, Y.-H. Lee, S. Hahn. Appl. Phys. Lett., 124 (4), 044003 (2024). DOI: 10.1063/5.0182642
  9. A. Wallraff, D.I. Schuster, A. Blais, L. Frunzio, R.-S. Huang, J. Majer, S. Kumar, S.M. Girvin, R.J. Schoelkopf. Nature, 431 (7005), 162 (2004). DOI: 10.1038/nature02851
  10. P. Krantz, A. Bengtsson, M. Simoen, S. Gustavsson, V. Shumeiko, W.D. Oliver, C.M. Wilson, P. Delsing, J. Bylander. Nature Commun., 7 (1), 11417 (2016). DOI: 10.1038/ncomms11417
  11. M.A. Castellanos-Beltran, K.W. Lehnert. Appl. Phys. Lett., 91 (8), 083509 (2007). DOI: 10.1063/1.2773988
  12. P. Mundada, G. Zhang, T. Hazard, A. Houck. Phys. Rev. Appl., 12 (5), 054023 (2019). DOI: 10.1103/PhysRevApplied.12.054023
  13. P.J. Jones, J.A.M. Huhtamaki, J. Salmilehto, K.Y. Tan, M. Mottonen. Scientific Reports, 3 (1), 1987 (2013). DOI: 10.1038/srep01987
  14. R.C. Bialczak, M. Ansmann, M. Hofheinz, M. Lenander, E. Lucero, M. Neeley, A.D. O'Connell, D. Sank, H. Wang, M. Weides, J. Wenner, T. Yamamoto, A.N. Cleland, J.M. Martinis. Phys. Rev. Lett., 106 (6), 060501 (2011). DOI: 10.1103/physrevlett.106.060501
  15. H.-K. Li, K.-M. Li, H. Dong, Q.-J. Guo, W.-X. Liu, Z. Wang, H.-H. Wang, D.-N. Zheng. Chinese Phys. B, 28 (8), 080305 (2019). DOI: 10.1088/1674-1056/28/8/080305
  16. A. Palacios-Laloy, F. Nguyen, F. Mallet, P. Bertet, D. Vion, D. Esteve. J. Low Temperature Phys., 151 (3-4), 1034 (2008). DOI: 10.1007/s10909-008-9774-x
  17. M. Sandberg, C.M. Wilson, F. Persson, T. Bauch, G. Johansson, V. Shumeiko, T. Duty, P. Delsing. Appl. Phys. Lett., 92 (20), 203501 (2008). DOI: 10.1063/1.2929367
  18. M. Sandberg, C.M. Wilson, F. Persson, G. Johansson, V. Shumeiko, T. Bauch, T. Duty, P. Delsing. AIP Conf. Proceed., 1074, 12 (2008). DOI: 10.1063/1.3037127
  19. I.C. Rodrigues, D. Bothner, G.A. Steele. Nature Commun., 10, 5359 (2019). DOI: 10.1038/s41467-019-12964-2
  20. O.W. Kennedy, J. Burnett, J.C. Fenton, N.G.N. Constantino, P.A. Warburton, J.J.L. Morton, E. Dupont-Ferrier. Phys. Rev. Appl., 11 (1), 014006 (2019). DOI: 10.1103/physrevapplied.11.014006
  21. J. Potter, O.W. Kennedy, J.C. Fenton, P.A. Warburton. IEEE Transactions Appl. Superconductivity, 30 (7), 1 (2020). DOI: 10.1109/tasc.2020.3018545
  22. E.M. Levenson-Falk, R. Vijay, I. Siddiqi. Appl. Phys. Lett., 98 (12), 123115 (2011). DOI: 10.1063/1.3570693
  23. K.K. Likharev. Rev. Modern Phys., 51 (1), 101 (1979). DOI: 10.1103/revmodphys.51.101
  24. R. Vijay, J.D. Sau, M.L. Cohen, I. Siddiqi. Phys. Rev. Lett., 103 (8), 087003 (2009). DOI: 10.1103/physrevlett.103.087003
  25. R. Vijay, E.M. Levenson-Falk, D.H. Slichter, I. Siddiqi. Appl. Phys. Lett., 96 (22), 223112 (2010). DOI: 10.1063/1.3443716
  26. A.G.P. Troeman, S.H.W. Van Der Ploeg, E. Il'Ichev, H.-G. Meyer, A.A. Golubov, M.Yu. Kupriyanov, H. Hilgenkamp. Phys. Rev. B, 77 (2), 024509 (2008). DOI: 10.1103/physrevb.77.024509
  27. C. Granata, A. Vettoliere. Phys. Reports, 614, 1 (2015). DOI: 10.1016/j.physrep.2015.12.001
  28. T. Godfrey, J.C. Gallop, D.C. Cox, E.J. Romans, J. Chen, L. Hao. IEEE Transactions on Appl. Superconductivity, 28 (7), 1 (2018). DOI: 10.1109/tasc.2018.2854624
  29. S. Battisti, J. Koch, A. Paghi, L. Ruf, A. Gulian, S. Teknowijoyo, C. Cirillo, Z. Makhdoumi Kakhaki, C. Attanasio, E. Scheer, A. Di Bernardo, G. De Simoni, F. Giazotto. Appl. Phys. Lett., 124 (17), 172601 (2024). DOI: 10.1063/5.0200257
  30. X. Liu, X. Liu, H. Wang, L. Chen, Z. Wang. Phys. C Superconductivity, 515, 36 (2015). DOI: 10.1016/j.physc.2015.05.004
  31. R.D. Yusupov, R.S. Tikhonov, S.A. Lisitsyn, I.A. Nazhestkin, M.M. Khrenov, I.E. Tarasova, S.V. Egorov, M.V. Zhdanova, V.N. Antonov, D.S. Baranov, V.V. Ryazanov, O.V. Tikhonova, N.A. Maleeva, N.V. Klenov, I.I. Soloviev, D.S. Yakovlev. Adv. Quant. Technol., 8 (10), e2500212 (2025). DOI: 10.1002/qute.202500212
  32. M.M. Khrenov, R.D. Yusupov, G.I. Gubochkin, V.A. Vozhakov, I.A. Nazhestkin, A.D. Belanovsky, A.S. Ionin, P.A. Gladilovich, G.S. Khismatullin, L.V. Filippenko, M.Y. Fominskii, V.P. Koshelets, M.Yu. Kupriyanov, V.V. Ryazanov, N. Maleeva, N.V. Klenov, I.I. Soloviev, D.S. Yakovlev. Adv. Quant. Technol., 9 (3), e00659 (2025). DOI: 10.1002/qute.202500659
  33. В.А. Вожаков, М.В. Бастракова, Н.В. Кленов, И.И. Соловьев, В.В. Погосов, Д.В. Бабухин, А.А. Жуков, А.М. Сатанин. УФН, 192 (5), 457 (2022). [V.A. Vozhakov, M.V. Bastrakova, N.V. Klenov, I.I. Soloviev, W.V. Pogosov, D.V. Babukhin, A.A. Zhukov, A.M. Satanin. Physics-Uspekhi, 65 (05), 421 (2022). DOI: 10.3367/ufne.2021.02.038934]
  34. V. Vozhakov, M. Bastrakova, N. Klenov, A. Satanin, I. Soloviev. Quant. Sci. Technol., 8 (3), 035024 (2023). DOI: 10.1088/2058-9565/acd9e6
  35. G.J. Dolan. Appl. Phys. Lett., 31 (5), 337 (1977). DOI: 10.1063/1.89690
  36. C. Song, M.P. DeFeo, K. Yu, B.L.T. Plourde. Appl. Phys. Lett., 95 (23), 232501 (2009). DOI: 10.1063/1.3271523
  37. S. Morohashi, S. Hasuo. J. Appl. Phys., 61 (10), 4835 (1987). DOI: 10.1063/1.338348
  38. M. Gurvitch, M.A. Washington, H.A. Huggins. Appl. Phys. Lett., 42 (5), 472 (1983). DOI: 10.1063/1.93974
  39. S.K. Tolpygo, V. Bolkhovsky, S. Zarr, T.J. Weir, A. Wynn, A.L. Day, L.M. Johnson, M.A. Gouker. IEEE Transactions Appl. Superconductivity, 27 (4), 1 (2017). DOI: 10.1109/tasc.2017.2667403
  40. K.K. Likharev, J. Lukens. Phys. Today, 41 (11), 122 (1988). DOI: 10.1063/1.2811641
  41. V.K. Kaplunenko, M.I. Khabipov, V.P. Koshelets, K.K. Likharev, O.A. Mukhanov, V.K. Semenov, I.L. Serpuchenko, A.N. Vystavkin. IEEE Transactions on Magnetics, 25 (2), 861 (1989). DOI: 10.1109/20.92422
  42. A.S. Ionin, N.S. Shuravin, L.N. Karelina, A.N. Rossolenko, M.S. Sidel'nikov, S.V. Egorov, V.I. Chichkov, M.V. Chichkov, M.V. Zhdanova, A.E. Shchegolev, V.V. Bol'ginov. J. Experimental Theor. Phys., 137 (6), 888 (2023). DOI: 10.1134/s1063776123120191
  43. Е.А. Костюрина, К.В. Калашников, Л.В. Филиппенко, В.П. Кошелец. ФТТ, 58 (11), 2127 (2016). DOI: 10.21883/ftt.2016.11.43724.14k
  44. И.В. Янилкин, А.И. Гумаров, А.М. Рогов, Р.В. Юсупов, Л.Р. Тагиров. ЖТФ, 91 (2), 275 (2020). DOI: 10.21883/jtf.2021.02.50362.170-20
  45. R.M. McFadden, J.W. Angle, E.M. Lechner, M.J. Kelley, C.E. Reece, M.A. Coble, T. Prokscha, Z. Salman, A. Suter, T. Junginger. Phys. Rev. B, 113 (6), L060508 (2026). DOI: 10.1103/2nsw-n8gf
  46. W.J. Skocpol, M.R. Beasley, M. Tinkham. J. Appl. Phys., 45 (9), 4054 (1974). DOI: 10.1063/1.1663912
  47. M.A. Tarasov, A.M. Chekushkin, M.Yu. Fominsky, D.M. Zaharov, A.A. Lomov, O.V. Devitsky, A.A. Gunbina, E.T. Sohina, V.S. Edelman. ФТТ, 64 (10), 1352 (2022). DOI: 10.21883/pss.2022.10.54217.35hh
  48. R.W. Cohen, B. Abeles. Phys. Rev., 168 (2), 444 (1968). DOI: 10.1103/physrev.168.444
  49. D.S. Yakovlev, I.A. Nazhestkin, N.G. Ismailov, S.V. Egorov, V.N. Antonov, V.L. Gurtovoi. Symmetry, 15 (2), 550 (2023). DOI: 10.3390/sym15020550
  50. J. Clarke, A.I. Braginski. The SQUID handbook, vol. 1 (Wiley-Vch., Weinheim, 2004), p. 277-280
  51. Y. Song, J. Hurrell. IEEE Transactions on Magnetics, 15 (1), 428 (1979). DOI: 10.1109/TMAG.1979.1060083
  52. Y. Wang, L. Wu, Y. Zhang, H. Li. IEEE Transactions Appl. Superconductivity, 30 (8), 1 (2020). DOI: 10.1109/TASC.2020.3024229
  53. S.I. Davis, J.R. Kirtley, K.A. Moler. Sensors, 20 (1), 204 (2019). DOI: 10.3390/s20010204
  54. M.M. Khapaev, A.Yu. Kidiyarova-Shevchenko, P. Magnelind, M.Yu. Kupriyanov. IEEE Transactions Appl. Superconductivity, 11 (1), 1090 (2001). DOI: 10.1109/77.919537
  55. S. Michotte, S. Matefi-Tempfli, L. Piraux, D.Y. Vodolazov, F.M. Peeters. Phys. Rev. B, 69 (9), 094512 (2004). DOI: 10.1103/physrevb.69.094512
  56. D.Y. Vodolazov, F.M. Peeters, L. Piraux, S. Matefi-Tempfli, S. Michotte. Phys. Rev. Lett., 91 (15), 157001 (2003). DOI: 10.1103/physrevlett.91.157001
  57. D. Bothner, D. Wiedmaier, B. Ferdinand, R. Kleiner, D. Koelle. Phys. Rev. Appl., 8 (3), 034025 (2017). DOI: 10.1103/physrevapplied.8.034025
  58. S. Probst, F.B. Song, P.A. Bushev, A.V. Ustinov, M. Weides. Rev. Scientific Instruments, 86 (2), 024706 (2015). DOI: 10.1063/1.4907935
  59. J.C. Rautio. Electromagnetic Analysis for Microwave Applications. In T.G. Campbell, R.A. Nicolaides, M.D. Salas (eds). Computational Electromagnetics and Its Applications. ICASE/LaRC Interdisciplinary Series in Science and Engineering (Springer, Dordrecht, 1997), v. 5. DOI: 10.1007/978-94-011-5584-7_4

Учредители

Издатель

© 2026 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme