パルス制御されたジョセフソン接合における量子化電圧パルスの発生に関する研究

脉冲控制约瑟夫森结中量化电压脉冲产生的研究

基本信息

批准号：
13750403
负责人：
高田明雄
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Hakodate National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

ジョセフソン接合に含まれる静電容量分が外部信号に対する量子化電圧パルスの位相ロックに与える影響を調べることを目的として、14年度ではアンダーダンピングされた接合の解析を行った。従来、ジョセフソン接合におけるカオスの存在は、アナログシミュレーションから示唆されており、本研究で行う数値計算によってもカオスをシミュレーションできるものと当初考えていた。接合のカオス的な振る舞いは、電流-電圧特性上の断続的な乱れ、あるいはDevil's staircaseと呼ばれるサブステップ構造に現われるが、本研究ではカオスの特徴をとらえることができなかった。すなわち、バイアス点における電圧スペクトルには、広帯域のノイズ成分が含まれておらず、さらにそれは、数値計算における平均化の回数や時間刻み幅などには依存していない結果を得た。一方では、ポアンカレ写像は一本の線となり、安定な位相ロック状態を示した。これらの結果から、カオス状態を断定するには至らなかった。離散データを扱う数値計算に比較して、アナログシミュレーションでは、自動的に連続量のみを演算しており実験に近いものと推定されるが、この場合には、スペクトルやポアンカレ写像にカオスの特徴がみられた。数値計算とアナログシミュレーション両解析手法で得られた結果を比較すると、電流-電圧特性の形そのものはほぼ同一であった。数値計算においてカオスの特徴を観測できなかった原因として、カオスが発生している点での電流軸方向におけるバイアス点のゆらぎが考えられる。すなわち、アナログシミュレーションでは、ジョセフソン接合シミュレータで起こる現象が電源側に影響を与える可能性があるのに対し、数値計算では与えた電流バイアス値がゆらぐことは絶対にあり得ないということである。この点は、実験的にジョセフソン接合でカオスが起こるのか?ということを考える上で非常に興味深い。

在2014年，我们分析了掉落的连接不足，以研究约瑟夫森连接中包含的电容对外部信号量化电压脉冲的相位锁的影响。以前，通过模拟模拟提出了约瑟夫森连接中混乱的存在，最初认为可以通过本研究中进行的数值计算来模拟混乱。连接的混乱行为出现在电流特征的间歇性干扰或称为魔鬼楼梯的子步骤结构中，但该研究未能捕获混乱的特征。也就是说，偏置点的电压光谱不包含宽带噪声组件，并且该结果不取决于数值计算中平均数量或时间步宽的数量。一方面，庞加莱地图成为一条线，显示了稳定的相位锁状态。这些结果并未导致明确的混乱状态。与处理离散数据的数值计算相比，模拟模拟自动计算连续数量，使其估计接近实验实验，但是在这种情况下，在Spectrum和Poincaré地图中观察到混乱的特征。当比较使用数值和模拟仿真分析方法获得的结果时，电流 - 电压特性本身几乎相同。在数值计算中无法观察混乱特征的可能原因之一是在发生混乱的点处偏置点的波动。换句话说，在模拟模拟中，约瑟夫森结模拟器中发生的现象可能会影响电源侧，而在数值计算中，给定的当前偏置值绝对不可能波动。当考虑混乱是否在约瑟夫森连接中实验发生时，这一点非常有趣。