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约瑟夫森结是构建超导量子器件（如量子计算机和高精度传感器）的核心构件，但其制备通常依赖于复杂的“三明治”式多层异质结微纳加工工艺。与这种人工构建的方式不同，手性超导体因其具有能量简并的超导序参量，可自发形成不同手性的超导畴。在畴与畴之间的边界（即畴壁）处，超导序参量会受到显著抑制，从而形成一个功能上等效于正常金属的区域。这些畴壁因此构成了连接相邻超导畴的天然“超导体-正常金属-超导体”（SNS）结构，无需任何外部加工即可产生内禀的约瑟夫森效应。尽管该效应是手性超导序参量的直接物理推论，原则上应普遍存在于手性超导体系中，但相关的实验观测却极为罕见。

近年来，钒基笼目超导体AV₃Sb₅（A = K, Rb, Cs）体系已成为探索新奇超导现象的热点平台。其超导态充满了谜团：一方面，包括核四极矩共振、角分辨光电子能谱及杂质效应在内的大量实验证据，均指向其具有全能隙的传统s波配对对称性；另一方面，超导序与正常态电子序之间的强烈竞争，以及在超导能隙内观测到的准粒子激发，又强烈暗示了其非常规的本质。林效课题组的前期工作（Nature 630, 64 (2024)）通过观测零磁场超导二极管和临界电流干涉效应，揭示了体系中存在着破坏时间反演的超导畴以及沿畴壁的自发环流。这一发现为笼目体系手性超导电性研究提供了重要实验证据。

本工作中，林效课题组利用输运测量对笼目体系的超导特性做了进一步探索研究，首次在CsV₃Sb₅纳米片中明确观测到本征约瑟夫效应。实验通过四端法测量，探测到类Fraunhofer条纹和Shapiro图案，这分别为直流与交流约瑟夫森效应的存在提供了确凿证据。一个尤为关键的发现是，该本征约瑟夫森效应可被热循环过程显著调控，这有力地证实了其物理起源于体系中动态可重构的超导畴以及在畴壁处形成的本征弱连接。此外，对交流约瑟夫森效应的分析显示，其电流-电压（I-V）特性曲线呈现出V_n=hf/2e的量子化电压台阶（Shapiro台阶）。值得注意的是，在超导临界温度（T_c0）之上，该台阶间距依然保持不变，这倾向于支持传统的双电子（Cooper）超导配对，并与此前关于CsV₃Sb₅中可能存在高阶电子配对的报道构成对比。

图1. 该图展示了CsV₃Sb₅的晶体结构，Fraunhofer条纹和Shapiro图案

总结而言，这项工作通过对本征约瑟夫森效应的直接观测，为笼目体系中手性超导电性的存在提供了不可或缺的实验支持，同时也揭示了利用手性超导体本征约瑟夫森结构建免加工量子器件的巨大潜力。

该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、浙江省 “尖兵”“领雁” 计划、浙江省自然科学基金杰出青年项目和西湖大学未来产业中心项目的支持。作者感谢西湖大学物质科学平台张超博士提供的支持。