NIST в сотрудничестве с преподавателями Калифорнийского университета в Боулдере опубликовал статью под названием «ВЧ-синтезатор сигналов произвольной формы Джозефсона со встроенными сверхпроводящими диплексорами», в которой демонстрируются результаты, демонстрирующие значительный шаг к созданию широкополосного интегрированного квантового источника микроволнового напряжения с полезной мощностью выше -30 дБм.

Эта веха создает новые возможности для улучшения измерений высокоточного ВЧ-напряжения и мощности для современных компонентов и приборов высокоскоростной связи.

Цель NIST состоит в том, чтобы продвигать квантовые стандарты для радиочастотной связи, чтобы исключить затраты и накладные расходы на калибровку и измерения цепочки прослеживаемости, предоставляя самокалибрующиеся квантовые стандарты и возможности автоматизированных измерений производителям средств связи и приборов.

Команда разрабатывает квантово-определяемый сверхпроводящий программируемый источник напряжения для генерации сигналов микроволнового диапазона. Источником напряжения является ВЧ-синтезатор сигналов произвольной формы Джозефсона (RF-JAWS), в котором используется сверхпроводящая интегральная схема, охлаждаемая до 4 К и состоящая из массива из 4500 джозефсоновских переходов.

Исследователи внедрили сверхпроводящие дуплексеры на кристалле и интегрировали их со схемой RF-JAWS, чтобы получить сигнал разомкнутой цепи 22 мВ (среднеквадратичное значение) на частоте 1,005 ГГц, что на 25 % больше, чем в современных устройствах. Использование встроенной фильтрации позволяет увеличить амплитуду микроволн на 25 % по сравнению с современным оборудованием благодаря более широкой полосе пропускания и меньшим потерям.

Измерения новой схемы показали, что она правильно синтезирует ВЧ- сигнал с амплитудой сигнала, основанной на квантовых эффектах.