Come modellare e simulare circuiti con giunzioni Josephson a quantizzazione di flusso

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Circuiti superconduttori basati sul modello "Flux-Aware"

La modellizzazione di un circuito superconduttore a quantizzazione di flusso richiede la rappresentazione del flusso magnetico e della fase di Josephson, oltre alle tensioni e alle correnti convenzionali del circuito. I modelli di giunzioni Josephson e induttori sensibili al flusso presentano nodi di flusso ausiliari che consentono al circuito di esprimere direttamente le relazioni tra fase e flusso. Questi componenti possono essere assemblati in anelli superconduttori e polarizzati con flusso applicato esternamente per modellare dispositivi quali i dispositivi superconduttori a interferenza quantistica a radiofrequenza (rf-SQUID) e gli SQUID a corrente continua.

La simulazione può avvalersi dell’analisi transitoria quando la quantizzazione del flusso deriva naturalmente dall’evoluzione temporale del circuito, oppure un circuito di flusso ausiliario può imporre il vincolo di quantizzazione per le analisi in corrente continua (CC), dei parametri S, in corrente alternata (CA) e di equilibrio armonico. È quindi possibile valutare il comportamento in termini di fase dipendente dal flusso, corrente circolante, induttanza, trasmissione, guadagno, compressione e intermodulazione per singoli SQUID e per circuiti e array multigiunzione più complessi.

Soluzione per la modellizzazione di circuiti Josephson a quantizzazione di flusso

Modellare il circuito superconduttivo collegando giunzioni di Josephson sensibili al flusso e componenti di induttanza, in modo che la somma dei flussi dei componenti soddisfi la condizione di quantizzazione del flusso richiesta. Il sistema di pro Advanced (ADS) di Keysight fornisce modelli di giunzioni di Josephson con terminali ausiliari di fase/flusso, nonché modelli di induttori e induttanze reciproche sensibili al flusso che collegano il comportamento elettrico convenzionale al flusso normalizzato del circuito. I progettisti possono ricorrere alla simulazione transitoria oppure costruire esplicitamente un circuito ausiliario di flusso per l’analisi nel dominio della frequenza. L’approccio supporta l’analisi in corrente continua, dei parametri S e dell’equilibrio armonico ed è illustrato per rf-SQUID, dc-SQUID, elementi non lineari SNAIL, array a serpentina e amplificatori parametrici a giunzione di Josephson.

Modellizzazione mediante quantizzazione del flusso di uno SQUID RF nella simulazione di circuiti quantistici

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