Четырехфотонный джозефсоновский параметрический СВЧ-усилитель бегущей волны

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Джозефсоновские параметрические усилители бегущей волны могут обладать широким частотным диапазоном усиления, высокой чувствительностью и низким уровнем шума, что делает их перспективными для квантовых вычислений, систем считывания матричных приемников, спектроскопии, однофотонных детекторов и др. В данной работе исследованы образцы параметрических усилителей бегущей волны на основе трехслойной структуры Nb/AlOx/Nb типа сверхпроводник–изолятор–сверхпроводник (СИС) с единичной ячейкой типа SNAIL (Superconducting Nonlinear Asymmetric Inductive eLements) из кинетической индуктивности четырех СИС-переходов и нелинейной индуктивности меньшего СИС-перехода. Ячейки поочередно включены в противофазе по магнитному потоку, за счет внешнего магнитного поля может быть реализован отрицательный знак нелинейности Керра и уменьшение рассогласования по фазе для частоты накачки, частоты сигнала и зеркальной частоты. Измерены спектры пропускания образцов при температурах 4.2 К и 2.8 К в диапазоне частот 0.1–6 ГГц.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Ломоносов

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук

Email: tarasov@hitech.cplire.ru
Россия, 125009, Москва, Моховая, 11, с. 7

Р. В. Кубраков

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук

Email: tarasov@hitech.cplire.ru
Россия, 125009, Москва, Моховая, 11, с. 7

Л. В. Филиппенко

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук

Email: tarasov@hitech.cplire.ru
Россия, 125009, Москва, Моховая, 11, с. 7

Р. К. Козулин

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук

Email: tarasov@hitech.cplire.ru
Россия, 125009, Москва, Моховая, 11, с. 7

В. А. Крупенин

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: tarasov@hitech.cplire.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1

В. К. Корнев

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: tarasov@hitech.cplire.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1

М. А. Тарасов

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: tarasov@hitech.cplire.ru
Россия, 125009, Москва, Моховая, 11, с. 7

Список литературы

  1. Cullen A. L. //P roceedings of the IEE-Part B: Electronic and Communication Engineering. 1960. V. 107. № 32. P. 101. https://doi.org/10.1049/pi-b-2.1960.0085
  2. Nikolaeva A.N. , Kornev V.K. , Kolotinsiy N.V. // MDPI Appl. Sci. 2023. V. 13. P. 8236. https://doi.org/10.3390/app13148236
  3. Bell M.T. , Samolov A. // Phys. Rev. Appl. 2015. V. 4. P. 024014. https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.4.024014
  4. Randavie A. , Esposito M. , Planat L. , Bonet E. , Naud C., Buisson O., Guichard W., Roch N. // Nature Communications. 2022. V. 13. P. 737. https://doi.org/10.1038/s41467-022-29375-5
  5. Тарасов М., Гунбина А., Лемзяков С., Нагирная Д., Фоминский М., Чекушкин А., Кошелец В., Голдобин Э. // Физика твердого тела. 2021. Т. 63. № 9. С. 1223.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Линия передачи с нелинейной индуктивностью.

Скачать (12KB)
3. Рис. 2. Действительная и мнимая части импеданса непрерывной линии по простой формуле и расчет рассогласования импедансов дискретной линии с действительной нагрузкой [2].

Скачать (79KB)
4. Рис. 3. Схематическое изображение усиления в двух режимах: четырехволновом и трехволновом.

Скачать (57KB)
5. Рис. 4. Ячейки в виде ВЧ-СКВИДа (1), ПТ-СКВИДа (2), кинетической индуктивности из четырех ДП (3), SNAIL-структуры в виде СКВИДа с петлей из кинетической индуктивности четырех больших ДП и одним малым нелинейным ДП (4), то же с двумя малыми ДП (5).

Скачать (19KB)
6. Рис. 5. Слева– схематическое изображение ячейки ДПУБВ типа SNAIL (красным и синим цветами обозначены сверхпроводящие уровни, серые круги – джозефсоновские переходы), справа – реальное изображение фрагмента изготовленной схемы в оптическом профилометре.

Скачать (207KB)
7. Рис. 6. Дизайн чипа ДПУБВ.

Скачать (181KB)
8. Рис. 7. Схема измерения в криостате Гиффорда–Мак-Магона.

Скачать (56KB)
9. Рис. 8. Держатель образца слева и холодная плата справа.

Скачать (334KB)
10. Рис. 9. Вольт-амперная характеристика короткой цепочки 50 ячеек SNAIL, расчетная суммарная щель 2.8 ∙ 4 ∙ 100 = 112 мВ, измеренный критический ток 1 мкА.

Скачать (31KB)
11. Рис. 10. Спектр на выходе образца с сигналом накачки 6.1 ГГц.

Скачать (36KB)
12. Рис. 11. Аппроксимация спектров пропускания ДПУБВ с включенной (А) и выключенной (В) накачкой 6.1 ГГц.

Скачать (37KB)

© Российская академия наук, 2024