Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕШ. В последние годы удалось создать ряд измерительных систем на основе джозефсоновских переходов, в которых достигаются рекордные значения чувствительности (11. Однако если для измерителей уэкополосных сигналов в настоящее время существует достаточно глубокое понимание фундаментальных пределов, ограничивающих эту чувствительность, то для измерений импульсных сигналов такая теория практически отсутствует.
Значительные успехи достигнуты в последнее время и на пути реализации потенциальных возможностей низкотемпературной электроники в области сверхбыстрой обработки информации. Был предложен принцип кодирования информации одиночными квантами магнитного потока; разработано и создано семейство логических элементов, использующее этот принцип для реализации полной системы логических функций 12, 3]. Поскольку процессы в таких структурах носят существенно импульсный характер, то задача развития теории таких процессов является вполне актуальной.
В работе рассматривается система двух последовательно включенных джозефсоновских переходов, так называемый балансный компаратор [41. Такой компаратор используется в качестве квантующего элемента в стробоскопических и аналого - цифровых преобразователях, является базовым элементом схем быстрой одноквантовой логики. Проведено исследование воздействия тепловых и квантовых флуктуации на систему, вычислено токовое разрешение балансного компаратора. Анализ квантовых диссипативных свойств позволил сформулировать фундаментальные ограничения на точность импульсных измерений в системах на основе джозефсоновского компаратора.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Настоящая работа посвящена теоретическому і экспериментальному исследованию импульсных процессов е джозефсоновском балансном компараторе и системах на его основе с учетом тепловых и квантовых флуктуации; а также построению квантовомехакической модели измерительной системы без привлечения представлений о дополнительном классическом приборе.
Предложена модель джозефсоновского балансного компаратора, позволяющая проанализировать воздействие тепловых и квантовых флуктуации на систему с учетом импульсного характера протекающих процессов.
Впервые рассчитано токовое разрешение джозефсоновского балансного компаратора с учетом тепловых флуктуации для произвольных значений затухания в системе и длительности тактовых импульсов.
Показано, что несимметрия компаратора по параметрам его образующих переходов ведет к появлению порогового тока срабатывания. Рассчитаны пороговые характеристики.
Впервые проведен анализ квантовых флуктуации в балансном компараторе. Найдено выражение для пропагатора системы. Получено аналитическое выражение для токового разрешения компаратора в случае произвольной длительности тактовых импульсов.
Исследована температурная зависимость токового разрешения балансного компаратора. Впервые получено выражение для температуры Т , выше которой величина параметра размытия определяется тепловыми флуктуациями.
Проведено экспериментальное исследование балансного компаратора. Показано, что экспериментальные результаты находятся в количественном согласии с теоретическими предсказаниями.
Предложена конкретная измерительная система на основе
джозефсоновского балансного - компаратора. Показано, что эта система обладает всеми свойствами квантового измерительного прибора, а процесс измерения может быть описан регулярными уравнениями квантовой эволюции без привлечения представлений о дополнительном классическом приборе.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ работы определяется тем, что полученные результаты могут быть использованы при проектировании различных сверхпроводниковых аналоговых и цифровых устройств.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях:
-
International Superconductivity Electronics Conference (ISEC'89), Tokyo, Japan, June 12-13, 1989.
-
Fifth Czechoslovak Symposium on Heak Superconductivity (5CSWS), Smolenice, Czechoslovakia, 29. S.-2.6., 1989.
-
1990 Applied Superconductivity Conference, Colorado, USA, September 24-28, 1990.
-
VI Trilateral German-Russian-Ukrainian Seminar on High-Temperature Superconductivity, Dubna, Russia, September 14-18, 1993.
-
VII Trilateral German-Russian-Ukrainian Seminar on High-Temperature Superconductivity, Munich, Germany, September 12-15, 1994.
-
1994 Applied Superconductivity conference, Boston, USA, October 16-21, 1994.
-
Микроэлектроника-94, Звенигород, Россия, 28 ноября - З декабря, 1994.
-
European Conference on Applied Superconductivity, Edinburgh, Scotland, 3-6 July, 1995.
-
VIII Trilateral German-Russian-Ukrainian Seminar on High-Temperature Superconductivity, Lviv, Ukraine, September 6-9,
1995.
10. International Superconductive Electronics Conference (ISEC'95), Nagoya, Japan, September 18-21, 1995.
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ.
ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из предисловия, пяти глав, заключения и списка литературы (105 наименований). Объем диссертации составляет 115 страниц печатного текста, включая 28 рисунков.
Похожие диссертации на Анализ фундаментальных ограничений на точность импульсных измерений в системах с джозефсоновскими переходами
