Управляемое стохастическое усиление слабого сигнала в сверхпроводящем квантовом интерферометре

Abstract

В одноконтактном ниобиевом сверхпроводящем квантовом интерферометре (кольце ВЧ СКВИДа) наблюдается усиление слабого низкочастотного гармонического сигнала благодаря эффекту стохастического резонанса (СР) при внесении в кольцо квазибелого гауссова шумового потока. Экспериментально показано, что при неоптимальной интенсивности шумового потока, недостаточной для реализации условия СР, можно управлять средней частотой переходов кольца между его метастабильными состояниями и тем самым усилением слабого сигнала, получая максимально возможное усиление с помощью дополнительного детерминированного переменного магнитного потока с частотой, значительно превышающей частоту усиливаемого полезного сигнала. Сравниваются частотные характеристики усиления композитного многочастотного сигнала в режимах управляемого стохастического усиления и «чистого» СР.

У одноконтактному ніобієвому надпровідному квантовому інтерферометрі (кільці ВЧ НКВІДу) спостерігається підсилення слабкого низькочастотного гармонійного сигналу завдяки ефекту стохастичного резонансу (СР) при внесенні до кільця квазібілого гауссова шумового потоку. Експериментально показано, що при неоптимальній інтенсивності шумового потоку, яка недостатня для реалізації умови СР, можна керувати середньою частотою переходів кільця між його метастабільними станами і тим самим підсиленням слабкого сигналу, отримуючи максимально можливе підсилення за допомогою додаткового детермінованого змінного магнітного потоку з частотою, що значно перевищує частоту корисного сигналу, що підсилюється. Порівнюються частотні характеристики посилення композитного багаточастотного сигналу в режимах керованого стохастичного підсилення та «чистого» СР.

In a single-junction niobium superconducting quantum interferometer (RF SQUID loop), a weak low-frequency harmonic signal is amplified when quasi-white Gaussian noise magnetic flux is applied to the loop; such amplification is due to stochastic resonance (SR). We have experimentally shown that if the suboptimal flux noise intensity is insufficient for SR, the mean rate of transitions between the metastable states of the loop, and thus the signal gain, can be controlled by an additional deterministic alternating magnetic flux with frequency being much higher than that of the useful signal to provide the maximal possible gain. The frequency characteristics of a multi-tone composite signal amplification in the cases of controlled stochastic amplification and “pure” SR are compared to each other.