一个处在周期势垒中的的粒子从亚稳态逃逸的过程是可以等效的.在温度比较高时，这个跃迁行为受到跨越势垒的热激发能的制约；在温度比较低时，这个跃迁行为则由通过势垒的量子隧道过程支配.粒子从周期势垒中跃迁的比例由势垒的形状、系统的耗散以及系统的温度决定.

量子态统计测量电路探讨!

吉争鸣

孙国柱

范世雄

杨　名

许伟伟

吴培亨

一个处在周期势垒中的的粒子从亚稳态逃逸的过程是可以等效的.在温度比

较高时，这个跃迁行为受到跨越势垒的热激发能的制约；在温度比较低时，这个跃迁行为则

由通过势垒的量子隧道过程支配.粒子从周期势垒中跃迁的比例由势垒的形状、系统的耗散

以及系统的温度决定.

 较高时，这个跃迁行为受到跨越势垒的热激发能的制约；在温度比较低时，这个跃迁行为则由通过势垒的量子隧道过程支配.粒子从周期势垒中跃迁的比例由势垒的形状、系统的耗散以及系统的温度决定.

南京大学电子科学与工程系超导电子研究所，南京 210093

本文讨论了超导隧道结（SIS）从零电压态跃迁到正常态过程的量子特征. 对 SIS 结的临

界电流的统计分布测量的可行性作了探讨. 由于 SIS 结的临界电流是温度敏感的量，并且，

其量子跃迁的电流变化很小，因此，对温度的稳定性和测量的精度均要求很高.我们提出了

一种改进的以测量时间间隔的方法取代直接测量临界电流的方法的测量方案，去测量 SIS

结从零电压态跃迁到正常态过程临界电流变化的统计分布.电路的计算机模拟表明，这种方

法较直接法有更好的精度. 实验上的测量在准备中.

1 引

言

超导约瑟夫森 SIS 隧道结是一个典型的宏观量子系统.人们可通过此系统研究超导量

子跃迁行为、热激发能.约瑟夫森 SIS 隧道结在电流偏置过程中，从零电压态跃迁到有限电

压态的行为，与一个处在周期势垒中的的粒子从亚稳态逃逸的过程是可以等效的.在温度比

较高时，这个跃迁行为受到跨越势垒的热激发能的制约；在温度比较低时，这个跃迁行为则

由通过势垒的量子隧道过程支配.粒子从周期势垒中跃迁的比例由势垒的形状、系统的耗散

以及系统的温度决定.

在 SIS 隧道结在电流偏置过程中，当电流超过“临界电流”时，结瞬间从零电压态跃迁到

有限电压态.实验表明，这个“临界电流”不仅和温度有关，而且受到量子行为支配，即它的实

验测量数值的偏差在一定的测量精度内，在较低的温度下不遵从正态统计规律.理论分析表

明：这种现象和超导隧道过程的量子行为密切相关.测量这种统计分布，可从另外的侧面理

解超导隧道过程的量子行为.