Como modelar e simular circuitos de junção Josephson com quantização de fluxo

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Circuitos supercondutores sensíveis ao fluxo: modelagem

A modelagem de um circuito supercondutor com quantização de fluxo requer a representação do fluxo magnético e da fase de Josephson, além das tensões e correntes convencionais do circuito. Modelos de junções Josephson e indutores sensíveis ao fluxo apresentam nós de fluxo auxiliares que permitem ao circuito expressar diretamente as relações entre fase e fluxo. Esses componentes podem ser montados em loops supercondutores e polarizados com fluxo aplicado externamente para modelar dispositivos como os dispositivos supercondutores de interferência quântica de radiofrequência (rf-SQUIDs) e os SQUIDs de corrente contínua.

A simulação pode utilizar a análise transiente quando a quantização do fluxo surge naturalmente da evolução temporal do circuito; ou então, um circuito auxiliar de fluxo pode impor a restrição de quantização para análises de corrente contínua (CC), parâmetros S, corrente alternada (CA) e equilíbrio harmônico. O comportamento de fase dependente do fluxo, corrente circulante, indutância, transmissão, ganho, compressão e intermodulação pode então ser avaliado para SQUIDs individuais e para circuitos e matrizes multijunção mais complexos.

Solução de modelagem de circuitos Josephson com quantização de fluxo

Modele o circuito supercondutor conectando componentes de junção Josephson sensíveis ao fluxo e indutâncias, de modo que a soma dos fluxos dos componentes satisfaça a condição de quantização de fluxo exigida. O Keysight Advanced Design System (ADS) oferece modelos de junção Josephson com terminais auxiliares de fase/fluxo, além de modelos de indutores e indutâncias mútuas sensíveis ao fluxo, que relacionam o comportamento elétrico convencional com o fluxo normalizado do circuito. Os projetistas podem usar simulação transiente ou construir explicitamente um circuito auxiliar de fluxo para análise no domínio da frequência. A abordagem suporta análises de corrente contínua (CC), parâmetros S e equilíbrio harmônico, e é demonstrada para rf-SQUIDs, dc-SQUIDs, elementos não lineares SNAIL, matrizes snake e amplificadores paramétricos de Josephson.
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Modelagem por quantização de fluxo de um SQUID de RF na simulação de circuitos quânticos

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