Індекс рубрикатора НБУВ: В368.31

Рубрики:

Надпровідність. Надпровідники

Шифр НБУВ: Ж14063 Пошук видання у каталогах НБУВ 

С помощью численного решения уравнений движения исследованы особенности отклика одноконтактного сверхпроводящего квантового интерферометра на низкочастотный гармонический сигнал при наличии шума и высокочастотного электромагнитного поля. Показано, что в этой ситуации в системе, описываемой двухъямным потенциалом, возникает эффект стохастико-параметрического усиления слабого гармонического сигнала вследствие кооперативного действия шума и высокочастотного поля. Коэффициент усиления является немонотонной функцией амплитуды высокочастотного поля и дисперсии шумового потока и проходит через максимум. Проведен детальный численный анализ зависимости коэффициента усиления от интенсивности шума, частоты и амплитуды высокочастотного поля в режимах стохастического, параметрического и стохастико-параметрического усиления. Показано, что при оптимальной амплитуде высокочастотного поля достигаются достаточно высокие значения коэффициента усиления слабого гармонического сигнала (10 - 30). Обсуждены специфические свойства и возможные применения стохастико-параметрического усиления для построения входных цепей приемников на основе СКВИДов при регистрации слабых узкополосных информационных сигналов.

Проведено дослідження динамічних процесів у надпровідних нелінійних системах, що мають метастабільні струмові стани, переходи між якими призводять до явища стохастичного резонансу (СР). Увагу акцентовано на керуванні СР в надпровідних квантових інтерферометрах (НКІ) та їх матрицях. Експериментально вивчено ефекти в надпровідних плівках, що дозволяють одержати СР. У гранульованих плівках ванадію виявлено ефект аномального гістерезису та нерівноважний шум, які пов'язані з фрустраційним потенціалом. Числовим розв'язком рівнянь руху НКІ досліджено залежності СР-посилення і спектрів вихідного сигналу від інтенсивності шуму, струмів управління і частоти сигналу. Показано, що керування СР дозволяє в 30 разів покращити чутливість надпровідних квантових інтерференційних детекторів (НКВІД) і використовувати СР-НКВІД для розв'язання принципово нових задач в експериментальній фізиці. Спостережено кооперативне явище, яке виникає за одночасної дії на нелінійну динамічну систему шуму й електромагнітного поля, і яке назване ефектом стохастично-параметричного резонансу (СПР). Запропоновано та проаналізовано схему надпровідного СР підсилювача на основі 4-термінального НКІ для зчитування квантового стану надпровідного потокового кубіта методом неперервних нечітких вимірювань.

Індекс рубрикатора НБУВ: В379.271.5

Рубрики:

Електричні явища при контакті напівпровідників з напівпровідниками, металами та діелектриками

Шифр НБУВ: Ж14063 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Экспериментально наблюдалось усиление слабого гармонического сигнала низкой частоты в одноконтактном сверхпроводящем квантовом интерферометре (кольце ВЧ СКВИДа), обусловленное стохастическими переходами между двумя и более метастабильными состояниями кольца под действием приложенного шумового потока различной интенсивности (эффект стохастического резонанса, СР). Помимо обычной картины СР, в бистабильной системе с гауссовым шумом наблюдались переходы между несколькими метастабильными состояниями многоямного потенциала кольца СКВИДа под действием бинарного шума, которые можно трактовать как своеобразную шумовую "спектроскопию" метастабильных состояний кольца с различными значениями захваченного магнитного потока.

Проведены исследования сверхпроводникового зарядово-потокового кубита и связанного с ним высокодобротного резонансного контура в низкочастотном электрическом поле. Наблюдалась тонкая структура многофотонных резонансных линий и квантовые интерференционные эффекты, связанные с возбуждением квазидвухуровневой системы за счет туннелирования Ландау - Зинера - Штюкельберга. Проведено сравнение результатов, полученных для многофотонных резонансных возбуждений и низкочастотных осцилляций средних значений заселенности квантовых уровней с использованием различных параметров измерительной схемы. Рассмотрен механизм возникновения тонкой структуры резонансных линий. Обсуждены метод измерения импеданса, вносимого в резонансный контур осцилляциями сверхпроводящего тока в кубите, и характерные источники декогеренции.

Рассмотрены 2 аспекта изоляции джозефсоновского потокового (зарядово-потокового) кубита от внешнего диссипативного электромагнитного окружения: выбор оптимальной топологии сверхпроводящего контура кубита и пассивная фильтрация планковского излучения на входе цепи регистрации со-стояния кубита. При считывании состояния макроскопического квантового объекта ("шредингеровского кота") методом непрерывных нечетких измерений связь с окружением, непосредственная и через присоединенные цепи, является причиной быстрой потери когерентности суперпозиционных состояний. Обсуждены коэффициенты связи с внешним электромагнитным окружением и вопросы их минимизации для плоских (2D) и объемных (3D) конструкций контура квантования кубитов. Проанализированы характеристики низкотемпературных комбинированных широкополосных фильтров, предназначенных для эффективного уменьшения электромагнитного шума в цепях управления и измерения. Экспериментально показано, что криогенный порошковый Cu - CuO фильтр, установленный непосредственно в измерительную цепь, приводит к существенному подавлению обратного влияния охлаждаемого HEMT-усилителя на кубит.

Различные типы однофотонных счетчиков, работающих в инфракрасном, ультрафиолетовом и оптическом диапазонах, успешно используются для изучения электромагнитных полей, анализа источников излучения и решения задач квантовой информатики. Однако в миллиметровом, сантиметровом и дециметровом диапазонах длин волн принципы их работы становятся неэффективными из-за уменьшения энергии кванта на 4 - 5 порядков. Джозефсоновские цепи с дискретными гамильтонианами и кубиты являются хорошим фундаментом для построения однофотонных счетчиков на этих частотах. Рассмотрены перестраиваемые по частоте счетчики микроволновых фотонов на основе одноконтактного сверхпроводящего квантового интерферометра и потокового кутрита. Импульс управления превращает интерферометр в двухуровневую систему для резонансного поглощения фотона. Распад индуцированного фотоном возбужденного состояния изменяет значение магнитного потока в интерферометре, которое измеряется СКВИД-магнитометром. Обсуждены схемы регистрации магнитного потока ПТ СКВИДом или идеальным параметрическим детектором на основе кутрита с высокочастотным возбуждением. Показано, что счетчик, состоящий из интерферометра с джозефсоновским контактом и параметрического детектора, обладает высоким быстродействием и позволяет регистрировать одиночные фотоны в микроволновом диапазоне.

Рассмотрен вопрос разрушения сверхпроводимости током в широких (с шириной, значительно большей глубины проникновения магнитного поля) сверхпроводящих тонких пленках в слабых магнитных полях. Внимание уделено роли краевого потенциального барьера (барьера Бина - Ливингстона) в формировании критического состояния и выявлению края, ответственного за это критическое состояние, при различных взаимных ориентациях внешнего перпендикулярного магнитного поля и транспортного тока. Визуализированы критическое и резистивное состояния пленки с помощью пространственно-разрешающего метода низкотемпературной лазерной сканирующей микроскопии (НТЛСМ), что позволило выявить области на краях пленки, определяющие критический ток. На основании этих наблюдений выработана простая методика исследования критического состояния пленки на каждом краю раздельно, а также оценки остаточных магнитных полей в криостате. Предлагаемая методика не требует применения сложной техники НТЛСМ, а лишь записи вольтамперных характеристик пленки в слабом магнитном поле. Получаемая таким образом информация важна, в частности, для интерпретации экспериментов со сверхпроводящими пленочными однофотонными детекторами оптического излучения.

У одноконтактному ніобієвому надпровідному квантовому інтерферометрі (кільці ВЧ НКВІДу) спостерігається підсилення слабкого низькочастотного гармонійного сигналу завдяки ефекту стохастичного резонансу (СР) у разі внесення до кільця квазібілого гауссова шумового потоку. Експериментально показано, що за неоптимальної інтенсивності шумового потоку, яка є недостатньої для реалізації умови СР, можна керувати середньою частотою переходів кільця між його метастабільними станами і тим самим підсиленням слабкого сигналу, отримуючи максимально можливе підсилення за допомогою додаткового детермінованого змінного магнітного потоку з частотою, що значно перевищує частоту корисного сигналу, що підсилюється. Порівняно частотні характеристики посилення композитного багаточастотного сигналу в режимах керованого стохастичного підсилення та "чистого" СР.