约瑟夫森结的电路模型及其在超导电子学中的应用

ｊｎ ｔ ｎ ｎ ｅ ｔｄｐｏ ｅｔ ｓ ｉ ｏｔ ｏ ｉｇｔｅ ｉｅｅｔ ｌ ｑ ａｉ ｆ ｈ ｙｔ ａｕ ｌ ．Ｂ ｓｄｏ ｕ ｃ ｏｓａｄｒｌ ｅ ｒｐ ｒｅ ｔ ｕ ｌ ｎ ｆ ｒｎｉ ｕ ｔ ｎｏ ｅｓｓ ｍ ｍ ｎ ａｙ ａｅ ｎ ｉ ａ ｉ ｗ ｈ ｓｖ ｈ ｄｆ ａｅ ｏ ｔ ｅ ｌ
ｔ ｓｍ ｄｌ ｃａ ｔ ｅ ａｉ ｓ ｐ ａｅｌ ｋｎ ， Ｓ Ｑ ｃ ｃｉａ ｄＳ Ｕ Ｄ ａｅｉ ｅｔ ａ ｄ ｈ ａ ｄ ｙｏ ｈ ｏ ｅ， ｈ ｏ ｃｂ ｈｖｏ ， ｈｓ ｃ ｉｇ Ｒ Ｆ ｉ ｕｔ ｎ Ｑ Ｉ ｒ ｖ ｓｇｔ ．Ｔ ｅｖｌ ｉ ｆ ｉ ｉ ｒ ｏ ｒ ｎ ｉ ｅ ｉｔ
关键 词 ： 约瑟 夫森结 ； 电路 模 型 ； 混沌行 为 ； Ｓ Ｑ电路 ； ＲＦ 相位 锁定 ；Ｑ Ｉ Ｓ ＵＤ 中图分类 号 ：Ｎ １ ， ５ １ ４ Ｔ ７ ０ ０ １ ． 文 献标识 码 ： Ａ 文章编 号 ：６ ３５ ９ （ ０ ０ ０ －７ －５ １７ —６ ２ ２ １ ） ５４ ６０
（ ｏ ｅｅｏ ｆ ｍ ｔ ｎＴ ｃｎｃｌ ｃ ｎｅ Ｎ ｎ ａ Ｕ ｉ ｒｉ ， ｉ ｊ ０ ０ ， ｈ ａ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｎ ｒ ａ ｏ ｅｈｉａ Ｓｉ ｃ ， ａｋｉ ｎｖ ｓｙ Ｔａ ｉ ３０ ７ Ｃ ｉ ） ｌ Ｉｏ ｉ ｅ ｅ ｔ ｎｎ １ ｎ
Ａ ｓｒｃ ： ａｅ ｎ ｏｅ ｈｏ ｌ ｉ ｓ ａ ｉ ｕｔ ｄｌ ｆｈ ｓｐ ｓｎｊｎ ｔ ｎｉ ｉｔ ｄ ｃ ｄ ｈ ｉ ｂｔａ ｔ Ｂ ｓｄｏ ｓｐ ｓｎｒ ａ ｏ ， ｒ ｉｍｏｅ ｏ ｅ ｏｅｈｏ ｃ ｏ ｒ ｕ ｅ ．Ｔ ｅ ｒ Ｊ ｅ ｔｎ ｃｃ ｔ Ｊ ｕ ｉ ｓｎ ｏ ｃ—
微 分方程 ， 方法 不 直 接 。 当然还 可 以对 系统 的微 分
频率 （ 至 Ｔ ｚ 。约 瑟 夫森 结 及 基 于约 瑟 夫 森 结 直 Ｈ）
第 ５期 ２１ ０ ０年 １ ０月
中 国鼋； 唧雹 舛譬 阪学瓤
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ Ｅ Ｔ ｏ ｒ ａ ｆＣＡ Ｉ
Ｖｏ ． １５ Ｎｏ． ５
０ｅ ． ２ ０ ｔ ０１
约 瑟夫 森 结 的 电路 模 型及 其在超 导 电子学 中的应用
沙宏泉 ， 王 争 ， 周铁 戈， 赵新杰 ， 方 兰 ， 阎少林
ｔｉ ｄ ｌｉ ｅ ｎｓｒ ｔｄ ｗｉｈ ｓｍｕ ａ ｉｎ ｒ ｓ ｌｓ，ｗｈ ｃ ｓ ｖ ｌ ｂ ｅ ｆ ｒｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｆ ｓ ｐ ｒ ｏ ｄ ｃ ｉｅ ｈ ｓ ｍｏ ｅ ｓ ｄ ｍｏ ｔａ ｅ ｔ ｉ ｌ ｔ ｅ ｕ ｔ ｏ ｉｈ ｉ ａｕａ ｌ ｏ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｕ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔ ｖ
ｅｅ ｔｏ ｉｓ ｌｃｒ ｎｃ ．
Ｋ ｙｗ ｒ ｓ Ｊｓｐ ｓｎｊｎｔ ｎ ｃ ｃ ｉｍ ｄｌ ｃ ａｔ ｅａｉ ； Ｓ Ｑ ｃ ｃ ｉ ； ｈ ｓ ｌｃｉｇ Ｓ Ｕ Ｄ ｅ ｏｄ ： ｏｅ ｈｏ ｃ ｏ ； ｉ ｕｔ ｏ ｅ； ｈ ｏ ｃ ｈ ｖ ｒ Ｒ Ｆ ｉ ｕｔ ｐ ａｅ ｏｋｎ ； Ｑ Ｉ ｕ ｉ ｒ ｉｂ ｏ ｒ ｓ
（ 南开 大学 信 息技 术科 学学院 ， 天津
摘
３０７ ） ０ ０ １
要： 为方便 约瑟 夫森结及 其相 关 电路 的仿真研 究 ， 据约 瑟夫森 方程 首次提 出了约 瑟夫森 结的 根
电路 模 型 ， 出了具体 的 电路 原理 图 ， 给 并进行 了封装 。利 用这 个模型 可 以对 约 瑟夫森结 的相 关特 性
分 方程 （ ） 然 百度文库编 写程 序利 用 数值 方 法求 解微 分 组 ，
０ 引 言
约瑟 夫森 结 是超 导 电子 技术 的基 础 ， 它具 有极 低 的噪声 和非常低 的功 耗 ， 而且 可 以工作 在 极 高 的
方 程 （ ） 显 然 这 种 方 法 效率 低 ， 于 不 同 的 电路 组 ， 对 都 要 重 新 编 写 （ 者 修 改 ） 序 。也 有 小 组 采 用 或 程 Ｍ ｔ ｂ建立模 型 进行 仿 真 研 究 Ｊ但 是 这 种 方法 是 ａａ ｌ ６， 先 列 出系统 的微分 方 程 ， 然后 根 据 微 分方 程 建 立模 型进行仿 真 ， 这相 当 于采 用建 立 模 型 的方 法 来求 解
Ｔｈ ｏ ｅ ｆｔ ｅＪ ｓ ｐ ｓ ｎ Ｊ ｎ ｔｏ ｎ ｔ ｐ ｉａｉｎ ｎ ｅＭ ｄ ｌｏ ｈ ｏ ｅ ｈ ｏ ｕ ｃｉｎ ａ ｄ ｉ Ａｐ ｌ ｔ ｓｉ ｓ ｃ ｏ
Ｓ ｅ ｃ ｎｄｕ ｔＶ ｅ ｔ ｏ ｃ ｕｐ ｒ Ｏ ｃ ｉ ｅ Ｅｌｃ ｒ ｎｉｓ
Ｓ Ａ Ｈ ｎ —ｕ ｎ ＷＡ Ｇ Ｚ ｅ ｇ Ｚ Ｏ ｉ ｇ ， Ｈ Ｏ Ｘｎｊ ， Ａ Ｇ Ｌ ｎ Ａ ｈｏｌ Ｈ ｏ ｇｑ ａ ， Ｎ ｈ ｎ ， Ｈ Ｕ Ｔｅ ｅ Ｚ Ａ ｉ—ｅ Ｆ Ｎ ａ ，Ｙ Ｎ Ｓ ａ－ｎ — ｉ ｉ
进 行深入 系统 的仿 真研 究 ， 样不 必 自己编 写程序 对 系统 的微 分方程 进行数值 求解 ， 这 大大提 高 了工 作 效率 。利用这 个模 型 ， 约瑟夫森 结 的混 沌行 为 、 位 锁 定特 性 、 Ｓ Ｑ 电路 和 Ｓ Ｕ Ｄ进行 了研 对 相 ＲＦ ＱＩ
究， 结果说 明 了模 型 的正确性 和 实用性 ， 型的建 立对 于促 进超 导 器件 的相 关研 究具有 一定意 义。 模
ｃ ｉ ｏ ｅ ｍｏ ｅ ｓｐ ｅｅ ｔｄ ａ ｄ ｅ ｃ ｐ ｕａｅ ． Ｔ ｅ ｍｏ ｅ ａ ｅ ｕｅ ｎ ｔｅ ｒｓａｃ ｆＪ ｓｐ ｓｎ ｕｔ ｆｔ ｄ ｌｉ ｒｓ ｎｅ ｎ ｎ ａ ｓ ｌｔｄ ｈ ｈ ｄ ｌｃ ｎ ｂ ｓｄ ｉ ｈ ｅｅ ｒｈ ｏ ｏ ｅ ｈ ｏ