論文の概要: Superconducting Non-Reciprocity Based on Time-Modulated Coupled-Resonator Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.01853v1
• Date: Tue, 4 Jul 2023 18:00:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-06 16:11:30.360753
• Title: Superconducting Non-Reciprocity Based on Time-Modulated Coupled-Resonator Systems
• Title（参考訳）: 時間変調結合共振子系に基づく超伝導非相反性
• Authors: Yi Zhuang, Chandrashekhar Gaikwad, Daria Kowsari, Kater Murch, and Aravind Nagulu
• Abstract要約: 我々は、循環器、アイソレータ、一方向増幅器を含む超伝導非相互成分を設計するための統一的なアプローチを提案する。 本手法は,SQUIDをベースとした標準共振器をビルディングブロックとして利用し,幅広いオンチップ非相互デバイスを実現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.44641025448898464
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a unified approach for designing a diverse range of superconducting non-reciprocal components, including circulators, isolators, and uni-directional amplifiers, based on temporally-modulated coupled resonator networks. Our method leverages standard SQUID-based resonators as building blocks, arranged in various configurations such as series-coupled, wye-connected, and lattice-coupled resonators, to realize a wide range of on-chip non-reciprocal devices. Our theoretical studies demonstrated the effectiveness of the proposed approach, achieving circulators and isolators with near-zero insertion losses and isolation greater than 20 dB, and directional amplifiers with forward gain exceeding 10 dB and reverse isolation greater than 20 dB. To validate our findings, we implemented and measured a series-coupled three-resonator superconducting isolator using a single-layer superconducting process. At a base temperature of 20 mK, our device exhibited insertion loss of 1.3 dB in the forward direction, and isolation of up to 25 dB at the center frequency and greater than 15 dB across a bandwidth of 250 MHz in the reverse direction. Our approach promises to enable the design of a broad range of high-performance non-reciprocal devices for superconducting circuits.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、時間変調結合共振器ネットワークに基づいて、循環器、アイソレータ、一方向増幅器を含む多種多様な超伝導非相反成分を設計するための統一的アプローチを提案する。 本手法は,SQUIDベースの標準共振器をビルディングブロックとして利用し,直列結合,ワイ接続,格子結合共振器などの様々な構成で配置し,幅広いオンチップ非相互デバイスを実現する。 提案手法の有効性を実証し,20db以上の挿入損失とアイソレーションをほぼゼロとした循環器およびアイソレータと,10dbを超える前方利得を有する方向増幅器と20db以上の逆アイソレータを実現した。 本研究は, 単層超伝導プロセスを用いた直列結合型3共振器超電導アイソレータの実装と評価を行った。 20mKのベース温度では, 前方方向の挿入損失が1.3dB, 中央周波数で25dB, 逆方向の帯域幅250MHzで15dB以上であった。 本手法は超伝導回路の高性能非相反デバイスの設計を可能にすることを約束する。

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