Ingrid Fadelli , Phys.org

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriTWPAI-də parametrik gücləndirmə və izolyasiya. Kredit: Nature Electronics (2025). DOI: 10.1038/s41928-025-01489-w

Səyahət dalğası parametrik gücləndiriciləri (TWPA) zəif mikrodalğalı siqnalları (yəni, adətən 1 ilə 100 GHz arasında dəyişən tezliklərə malik elektromaqnit dalğaları) gücləndirən elektron cihazlardır. Bu yaxınlarda bir çox mühəndis superkeçiricilərə, aşağı temperaturda sıfır müqavimətlə elektrik cərəyanını keçirən materiallara əsaslanan TWPA-lar hazırlayır.

Superkeçirici əsaslı TWPA-lar siqnalları yüksək effektivliklə emal edə bilir, adətən gücləndirilmiş siqnallara az səs-küy əlavə edir. Bununla belə, adi gücləndirici dizaynlarında istiqamət yoxdur, yəni elektromaqnit enerjisi girişə doğru geriyə doğru yayıla bilər və onların işinə mənfi təsir göstərir.

Qrenobl Alpes Universitetinin, CNRS, Silent Waves və Karlsruhe Texnologiya İnstitutunun tədqiqatçıları bu yaxınlarda Josephson qovşaqları kimi tanınan nanoölçülü superkeçirici komponentlərə əsaslanan yeni TWPA hazırladılar. Nature Electronics- də nəşr olunan bir məqalədə təqdim edilən bu cihaz geriyə doğru hərəkət edən dalğaları daha yüksək tezliklərə keçirə bilər və adətən TWPA-ların performansını aşağı salan geriyə yayılmanın qarşısını alır.

Arpit Ranadive, Bekim Fazliji və onların həmkarları öz məqalələrində yazıblar: “Superkeçirici səyahət dalğalı parametrik gücləndiricilər mikrodalğalı siqnalların kvantla məhdudlaşan genişzolaqlı gücləndirilməsi üçün perspektivli cihazlardır və yüksək kvant effektli mikrodalğalı oxunuş xətləri üçün vacibdir”. “Daxili təcrid, eləcə də qazanc onların əsas məhdudiyyətini həll edə bilər: elektromaqnit şüalanmanın onların giriş portuna potensial geriyə hərəkəti səbəbindən həqiqi istiqamətin olmaması. Biz Cozefson qovşaqlarına əsaslanan səyahət dalğalı parametrik gücləndirici izolyator haqqında məlumat veririk.”

Superkeçirici gücləndiricilərin məhdudiyyətlərinin aradan qaldırılması

Ranadive, Fazliji və onların həmkarları tərəfindən hazırlanmış gücləndirici Josephson qovşaqlarına əsaslanır. Bunlar nazik izolyasiya, metal və ya yarımkeçirici maneə ilə ayrılmış iki superkeçirici materialdan ibarət kiçik cihazlardır.Gücləndirmə üçün dinamik faza uyğunluğu. Kredit: Nature Electronics (2025). DOI: 10.1038/s41928-025-01489-w

Josephson qovşaqları kvant mexaniki təsirlərdən istifadə edərək elektron cütlərinə (yəni, Kuper cütləri) onların vasitəsilə tunel keçirməyə imkan verir. Onlar tez-tez kvant kompüterləri, mikrodalğalı gücləndiricilər və həssas maqnitometrlər də daxil olmaqla geniş spektrli sistemlərin hazırlanmasında istifadə olunur.

Tədqiqatçılar tərəfindən təqdim edilən TWPA mikrodalğalı siqnalları gücləndirmək üçün giriş üçün Josephson qovşaqlarının qeyri-xətti reaksiyalarından istifadə edir. Xüsusilə üçüncü dərəcəli qeyri-xəttilik və ikinci dərəcəli qeyri-xəttilik, eləcə də faza uyğunluğu mexanizmindən istifadə edir.

Ranadive, Fazliji və onların həmkarları izah etdilər: “Yanışma gücləndirmə üçün üçüncü dərəcəli qeyri-xəttilikdən və əks izolyasiyanı təmin etmək üçün geriyə yayılan rejimlərin tezliyə çevrilməsi üçün ikinci dərəcəli qeyri-xəttilikdən istifadə edir”. “Faza uyğunluğu mexanizmi ilə gücləndirilmiş bu parametrik proseslər 500 MHz-dən çox statik 3 dB bant genişliyi üzərində 20 dB-ə qədər qazanc və 30 dB-ə qədər əks izolyasiya nümayiş etdirir və kvantla məhdudlaşan əlavə səs-küyü saxlayır.”

Mümkün tətbiqlər və gələcək inkişaflar

İlkin sınaqlarda, yeni hazırlanmış TWPA-nın irəliyə doğru hərəkət edən mikrodalğalı siqnalları 20 dB-ə qədər gücləndirdiyi aşkar edildi. O, həmçinin mikrodalğalı siqnalların geriyə yayılmasının qarşısını aldığını və performansda əlaqəli azalmaların qarşısını aldığını göstərən əlamətdar tərs izolyasiya əldə etdi.

Bu əlamətdar performans onun mikrodalğalı siqnalların gücləndirilməsinə və qorunmasına əsaslanan kvant informasiya texnologiyalarının inkişafı üçün perspektivli ola biləcəyini göstərir . Gələcəkdə komandanın dizaynı digər elektronika mühəndislərini kvant siqnallarının istiqamətini və axınını idarə edə bilən superkeçirici əsaslı oxşar gücləndiricilər hazırlamağa ruhlandıra bilər.

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Liza Lok tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Eqan tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: Arpit Ranadive et al, Səyahət dalğası parametrik gücləndirici izolyator, Nature Electronics (2025). DOI: 10.1038/s41928-025-01489-w . arXiv- də : DOI: 10.48550/arxiv.2406.19752

Jurnal məlumatı: Nature Electronics , arXiv  

© 2025 Science X Network