简单带通滤波器的建模:约瑟夫森参量器件因与非马尔可夫耦合而导致的带宽展宽——基于修饰传输线模式的分析

约瑟夫森参量器件在超导量子计算研究中应用广泛,但其存在固有增益-带宽权衡问题。通过将器件与带通滤波器耦合至输入/输出传输线,可在保持增益不变的前提下拓宽带宽,从而部分克服这一局限。该研究团队针对典型谐振耦合电路,突破弱耦合处理范畴,基于修饰传输线模式开展了非微扰电路分析。结果表明,所得耦合系数具有显著的频率依赖性,这意味着cQED分析中常用的马尔可夫近似不再适用。通过保留耦合作用的完整频率依赖特性,研究人员推导出了非马尔可夫形式的量子朗之万方程,其中用频率依赖的复数值自能取代了单一阻尼参数,同时一致性地推广了输入-输出关系与幺正性条件。 基于基本滤波器网络(串联/并联LC电路及其构成的简单典型带通滤波器)的精确自能,该团队计算出了广义参量增益因子。与马尔可夫近似下的增益曲线相比,这些增益分布发生了显著变化。研究发现,不仅在被广泛认可的参数区间(此时耦合自能与器件谐振且实部斜率为1)存在带宽展宽现象,在自能实部较大的非谐振参数区间同样存在带宽展宽效应。该工作为利用简单耦合网络实现约瑟夫森参量器件的带宽工程设计提供了新见解。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-10-30 02:44

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