Wie man Flussquantisierungs-Josephson-Kontakt-Schaltungen modelliert und simuliert

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Modellflussbewusste supraleitende Schaltkreise

Die Modellierung eines supraleitenden Flussquantisierungsschaltkreises erfordert neben den herkömmlichen Spannungen und Strömen auch die Berücksichtigung des magnetischen Flusses und der Josephson-Phase. Flusssensitive Josephson-Kontakt- und Induktormodelle stellen zusätzliche Flussknoten bereit, die es dem Schaltkreis ermöglichen, Phasen- und Flussbeziehungen direkt auszudrücken. Diese Komponenten können zu supraleitenden Schleifen zusammengefügt und mit einem extern angelegten Fluss vorgespannt werden, um Bauelemente wie Hochfrequenz-SQUIDs (RF-SQUIDs) und Gleichstrom-SQUIDs zu modellieren.

Die Simulation kann eine transiente Analyse nutzen, wenn die Flussquantisierung sich natürlich aus der zeitlichen Entwicklung des Schaltkreises ergibt. Alternativ kann ein Hilfsflussschaltkreis die Quantisierungsbedingung für Gleichstrom- (DC), S-Parameter-, Wechselstrom- (AC) und Oberwellenbilanzanalysen erzwingen. Anschließend lassen sich das flussabhängige Phasen-, Ausgleichsstrom-, Induktivitäts-, Übertragungs-, Verstärkungs-, Kompressions- und Intermodulationsverhalten für einzelne SQUIDs sowie komplexere Mehrfachschaltkreise und -arrays auswerten.

Lösung zur Modellierung von Josephson-Schaltungen mit Flussquantisierung

Modellieren Sie die supraleitende Schleife, indem Sie flussbewusste Josephson-Junction- und Induktivitätskomponenten so verbinden, dass die Summe der Komponentenflüsse die erforderliche Flussquantisierungsbedingung erfüllt. Der Keysight Advanced Design System (ADS) bietet Josephson-Junction-Modelle mit辅助-Phasen-/Flussklemmen sowie flussbewusste Induktivitäts- und Gegeninduktivitätsmodelle, die das konventionelle elektrische Verhalten mit dem normierten Fluss der Schaltung verbinden. Entwickler können Transientenanalysen verwenden oder explizit eine Hilfsflussschleife für Frequenzbereichsanalysen erstellen. Der Ansatz unterstützt DC-, S-Parameter- und Harmonic-Balance-Analysen und wird für rf-SQUIDs, dc-SQUIDs, SNAIL-nichtlineare Elemente, Snake-Arrays und Josephson-parametrische Verstärker demonstriert.
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Flussquantisierungsmodellierung eines HF-SQUIDs in der Quantenschaltungssimulation

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