用于无克尔三次混频约瑟夫森超材料的透明度工程射频超导量子干涉器件（rf-SQUID）单元
Transparency-engineered SQUID cells for Kerr-free three-wave-mixing Josephson metamaterials
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本研究提出一种用于无克尔三次混频约瑟夫森超材料的透明度工程rf-SQUID单元，推导了无克尔条件，确定了工作脊线，为克尔抑制约瑟夫森行波参量放大器提供了设计原理。
中文摘要 AI 辅助
我们提出一种用于无克尔三次混频约瑟夫森超材料的透明度工程射频超导量子干涉器件（rf-SQUID）单元。该设计用两个串联结构成的有效约瑟夫森元件替代传统隧道结元件，得到可作为可调非线性设计资源的非正弦能量-相位关系。我们表明，两个串联结之间的不对称性与施加的磁通偏置可独立控制rf-SQUID势的局部展开，从而实现主导四次克尔项被抑制但三次非线性仍保持有限的工作点。我们推导了相应的无克尔条件，确定了参数空间中产生的工作脊线，并分析了限制其物理可及部分的局部稳定性与无源匹配约束。我们的结果为三次混频约瑟夫森超材料提供了紧凑的单元设计原理，并为实现克尔抑制的约瑟夫森行波参量放大器指明了方向。
英文摘要
We introduce a transparency-engineered rf-SQUID cell for Kerr-free three-wave-mixing Josephson metamaterials. This design replaces the conventional tunnel-junction element with an effective Josephson element formed by two junctions in series, yielding a non-sinusoidal energy-phase relation that can be used as a tunable nonlinear design resource. We show that the asymmetry between the two series junctions and the applied flux bias provide independent control over the local expansion of the rf-SQUID potential, enabling operating points where the leading quartic Kerr term is suppressed while the cubic nonlinearity remains finite. We derive the corresponding Kerr-free condition, identify the resulting operating ridge in parameter space, and analyze the local stability and passive-matching constraints that bound its physically accessible portion. Our results provide a compact unit-cell design principle for three-wave-mixing Josephson metamaterials and suggest a route toward Kerr-suppressed Josephson traveling-wave parametric amplifiers.
发表机构
- Università degli Studi di Salerno（萨莱诺大学）
- INFN, Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所那不勒斯分部）
- Consiglio Nazionale delle Ricerche, CNR-SPIN（意大利国家研究委员会 SPIN 研究所）
- QuantWare（QuantWare 公司）
- University of Sannio（桑尼奥大学）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。
