VHFジョセフソン任意波形合成器

我々は、1 kHzから50.05 MHzまでの周波数帯における非常に高頻度のジョセフソン任意波形合成器（VHF-JAWS）の設計、製造、および測定について報告する。VHF-JAWSチップは、超伝導コプレーナ波導に埋め込まれた12,810のジョセフソン接合（JJ）の直列配列で構成されている。各JJは、電流パルスのパターンに応じて、基本定数{h/2e}に関連する時間積分面積を持つ電圧パルスのパターンを生成する。パルスパターンは、50 mV rms（50Ω負荷インピーダンスへの出力電力–19.03 dBm）で開回路電圧の量子ベースの単音電圧波形を生成するように選ばれ、周波数は50.05 MHzまで到達する。これは、1 GHzでの以前のRF-JAWS設計が生成した電圧の2倍以上である。VHF-JAWSは「量子ロック」されており、つまり、各JJごとに入力電流パルスにつき1つの量子化された出力電圧パルスを生成し、JJ配列を通る直流電流を少なくとも0.4 mA変化させ、バイアスパルスの振幅を少なくとも10%変化させる。大きなバイアスパルスの量子ロッキング範囲を使用して、1つのエラー源を詳細に調査する：VHF周波数でのDUTへの電流バイアスパルスの直接フィードスルーであり、これにより測定された電圧に不要なバンド内成分が追加される。このエラーは、電流バイアスパルスをハイパスフィルタリングすることで軽減し、2つの技術を使用して入力パルス振幅の関数としてエラーを測定する：1）量子ロッキング範囲での小さな変化を測定することによる。2）入力パルス振幅を受動的に減衰させて、非線形JJがもはや電圧パルスを生成せず、エラーが線形にスケールされるようにする。