Comment modéliser et simuler des circuits à jonctions Josephson à quantification de flux

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Modélisation de circuits supraconducteurs tenant compte des flux

La modélisation d’un circuit supraconducteur à quantification de flux nécessite de représenter le flux magnétique et la phase de Josephson, en plus des tensions et courants classiques du circuit. Les modèles de jonctions Josephson et d'inductances tenant compte du flux comportent des nœuds de flux auxiliaires qui permettent au circuit d'exprimer directement les relations entre la phase et le flux. Ces composants peuvent être assemblés en boucles supraconductrices et polarisés à l'aide d'un flux appliqué de l'extérieur afin de modéliser des dispositifs tels que les dispositifs supraconducteurs à interférence quantique radiofréquence (rf-SQUID) et les SQUID à courant continu.

La simulation peut recourir à l'analyse transitoire lorsque la quantification du flux découle naturellement de l'évolution temporelle du circuit ; sinon, un circuit de flux auxiliaire peut imposer la contrainte de quantification pour les analyses en courant continu (CC), des paramètres S, en courant alternatif (CA) et d'équilibre harmonique. Il est alors possible d’évaluer le comportement en fonction du flux de la phase, du courant circulant, de l’inductance, de la transmission, du gain, de la compression et de l’intermodulation pour des SQUID individuels ainsi que pour des circuits et des réseaux à jonctions multiples plus complexes.

Solution de modélisation d'un circuit de Josephson à quantification de flux

Modélisez la boucle supraconductrice en connectant des composants de jonction Josephson et d’inductance tenant compte du flux, de manière à ce que la somme des flux des composants satisfasse à la condition de quantification du flux requise. Le système de conception ADS ( Advanced ) de Keysight fournit des modèles de jonctions Josephson dotés de bornes auxiliaires de phase/flux, ainsi que des modèles d’inductance et d’inductance mutuelle tenant compte du flux, qui relient le comportement électrique conventionnel au flux normalisé du circuit. Les concepteurs peuvent recourir à la simulation transitoire ou construire explicitement une boucle de flux auxiliaire pour l’analyse dans le domaine fréquentiel. Cette approche prend en charge l’analyse en courant continu, par paramètres S et par équilibre harmonique, et est illustrée pour les SQUID RF, les SQUID CC, les éléments non linéaires SNAIL, les réseaux en serpentin et les amplificateurs paramétriques à jonctions de Josephson.
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Modélisation par quantification de flux d'un SQUID RF dans le cadre de la simulation de circuits quantiques

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