Хорошо известно [6], что наклон сигнальной характеристики гистерезисного СВЧ СКВИДа Hрастет с увеличением частоты накачки. На Рис.12 показана эта зависимость для частот = 0.3, = 0.01, = 0.5 и шума γ = 0.3. Таким образом, мы находим, что частота накачки = 0.3 приближает работу прибора к минимуму ошибки измерения (Рис.13). Подобный результат, используя другую характеристику - отношение сигнал / шум, был получен в работе [7].

Рис.12. Передаточная характеристика. Красная линия - = 0.01, черная линия - = 0.3, синяя - = 0.5.

Рис.13. Обратная функция передачи СВЧ СКВИДа от частоты накачки

3. СКВИД постоянного тока

3.1 Теоретические сведения

На Рис.14 представлена базисная схема двухконтактного интерферометра. Здесь сигнал с датчика можно снимать и на постоянном токе, и поэтому такие СКВИДы часто называют СКВИДами постоянного тока.

Рис.14. Базисная схема двухконтактного интерферометра.

В двухконтактном интерферометре задается ток , лишь немного превышающий критическое значение . При этом на интерферометре возникает постоянное напряжение , которое поступает на усилитель. Измеряемый слабый поток изменяет приложенный к СКВИДу внешний поток и тем самым меняет напряжение на интерферометре на малую величину , которая, после усиления и пропускания через фильтр низких частот с полосой , и служит выходным сигналом СКВИДа.

3.2 Характеристики СКВИДа постоянного тока

Флуктуационная динамика магнитного потока в кольце двухконтактного СКВИДа, может быть описана следующими уравнениями [8]:

(29)

где - разность фаз параметра порядка джозефсоновских переходов, Ф - захваченный поток, , Ф m - измеряемый поток, время нормировано на характеристическую частоту джозефсоновского контакта .

Шумовой источник - белый гауссовский шум:

(30)

где - безразмерная интенсивность флуктуаций.

Система уравнений (29) была решена численно методом Хюна [9], что позволяет найти вольт-амперную и вольт-полевую характеристики двухконтактного интерферометра.

На Рис.15 изображена вольт-амперная характеристика (т.е. зависимость напряжения на СКВИДе от тока i , при различных значениях измеряемого магнитного поля =0, π/2, π/4) при l = 3. Как видно из графика, при увеличении интенсивности шума γ , ступенька на ВАХ опускается и сглаживается.

Рис.15. Вольт-амперная характеристика СКВИДа постоянного тока сплошная линия - γ = 0, пунктирная линия γ = 0.01, серая линия γ = 0.03.

Вольт-полевая характеристика для тех же параметров и i = 2.1 представлена на Рис.16. Видно, что при увеличении интенсивности шума γ соответствующие кривые поднимаются вверх и амплитуда колебаний уменьшается.

Рис.16. Вольт-полевая характеристика двухконтактного СКВИДа; сплошная линия - γ = 0, пунктирная линия γ = 0.01, серая γ = 0.03, кругами γ = 0.7

Обратимся к характеристикам выходного шума СКВИДА (Рис.17.).

Рис.17. Передаточная характеристика. Черная линия - γ = 0.3, зеленая линия - γ = 1.

На Рис.18. показано, как с увеличением интенсивности входного гауссовского шума уменьшается чувствительность СКВИДа [10], увеличивается влияние флуктуаций на выходные характеристики двухконтактного интерферометра. Из графика видно, что в пределах малых шумов увеличение флуктуаций тока на входе линейно увеличивает шумовые характеристики на выходе прибора. На участке γ > 0.5, наблюдается резкий рост выходного шума.

Рис.18. Обратная функция передачи СКВИДа постоянного тока от интенсивности флуктуаций на входе интерферометра

4. Считывание информационного сигнала с кубита

4.1 Модель фазового кубита

В работе рассматривалась модель [11] с потенциальным полем (Рис. 19, сплошная линия) где - Джозефсоновская энергия, x - фаза, - нормированная индуктивность перехода, внешнее магнитное поле .