通过优化结间相对距离提升约瑟夫森行波参量放大器的性能

该研究团队从理论上研究了具有异质间距结的约瑟夫森行波参量放大器。研究人员采用三结单元结构,并通过节点磁通定义的空间位移场来表征其相互作用。为解决该问题,研究团队定义了系统作用量并应用变分原理获得静态作用量,进而确定运动方程。该工作表明,通过改变同一单元内结间的相对距离可增强有效非线性相互作用,从而提高增益和带宽。研究发现了能同时最大化增益与带宽的最优子单元尺寸比例,而等间距结结构则表现出最低性能。尽管该方法不依赖相位匹配且同一器件可在不同泵浦频率下工作,但需要极高数量的约瑟夫森结(JJs)才能实现超过20 dB的增益。研究表明此技术可与谐振相位匹配结合使用,理论预测在4 GHz带宽下使用1998个结可实现29 dB以上的理想增益。虽然在现有技术下制造具有最优子单元尺寸的器件可能存在挑战,但在次优尺寸下仍能实现显著的增益提升。

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