[发明专利]基于约瑟夫逊结的循环器以及相关系统和方法

权利要求书

1.一种电路，包括：

多个约瑟夫逊结，其串联布置在回路中；

至少一个磁性元件，其通过所述回路产生磁通；

多个超导谐振器，每个谐振器在所述多个约瑟夫逊结中的不同的相邻成对的约瑟夫逊结之间耦接至所述回路；

多个端口，每个端口在所述谐振器的与所述谐振器耦接至所述回路的端部相反的端部处耦接至多个谐振器中的至少一个；以及

至少一个控制器，其被配置成向所述多个端口中的每一个提供输入能量，这使所述电路用作所述多个端口之间的循环器。

2.根据权利要求1所述的电路，其中，所述多个超导谐振器各自电容性地耦接至所述多个端口中的一个或更多个。

3.根据权利要求1所述的电路，其中，所述约瑟夫逊结围绕所述回路等距地布置。

4.根据权利要求1所述的电路，其中，所述输入能量包括提供至所述多个端口中的每一个的泵送信号，所述泵送信号在所述多个端口中的每一个处具有不同的频率。

5.根据权利要求1所述的电路，

其中，所述输入能量包括输入至所述多个端口中的第一端口的第一泵送信号、输入至所述多个端口中的第二端口的第二泵送信号以及输入至所述多个端口中的第三端口的第三泵送信号，

其中，所述第一端口与所述电路的具有第一谐振频率的第一谐振模式相关联，

其中，所述第二端口与所述电路的具有第二谐振频率的第二谐振模式相关联，并且

其中，所述第三端口与所述电路的具有第三谐振频率的第三谐振模式相关联。

6.根据权利要求5所述的电路，其中，所述第一泵送信号的基本频率等于所述第二谐振频率与所述第三谐振频率之差。

7.根据权利要求6所述的电路，其中，所述第二泵送信号的基本频率等于所述第一谐振频率与所述第三谐振频率之差，并且其中，所述第三泵送信号的基本频率等于所述第一谐振频率与所述第二谐振频率之差。

8.根据权利要求5所述的电路，其中，所述循环器在所述端口之间沿第一方向起作用，并且其中，所述第一泵送信号的相位加上所述第二泵送信号的相位减去所述第三泵送信号的相位等于π/2的奇整数倍。

9.根据权利要求8所述的电路，其中，所述第一泵送信号的相位加上所述第二泵送信号的相位减去所述第三泵送信号的相位等于-π/2的奇整数倍，并且其中，所述循环器在所述端口之间沿与所述第一方向相反的第二方向起作用。

10.根据权利要求1所述的电路，其中，所述输入能量是第一输入能量，并且其中，所述至少一个控制器还被配置成向所述多个端口中的每一个提供不同于所述第一输入能量的第二输入能量，这使所述电路用作定向放大器。

11.根据权利要求10所述的电路，其中，所述第二输入能量包括输入至所述多个端口中的第一端口的第一泵送信号、输入至所述多个端口中的第二端口的第二泵送信号以及输入至所述多个端口中的第三端口的第三泵送信号，

其中，所述第一端口与所述电路的具有第一谐振频率的第一谐振模式相关联，

其中，所述第二端口与所述电路的具有第二谐振频率的第二谐振模式相关联，

其中，所述第三端口与所述电路的具有第三谐振频率的第三谐振模式相关联，并且

其中，所述第一泵送信号的基本频率等于所述第二谐振频率与所述第三谐振频率之和。

12.根据权利要求11所述的电路，

其中，所述第二泵送信号的基本频率等于所述第一谐振频率与所述第三谐振频率之差，并且

其中，所述第三泵送信号的基本频率等于所述第一谐振频率与所述第二谐振频率之和。

13.一种操作电路的方法，所述电路包括：多个约瑟夫逊结，其串联布置在回路中；至少一个磁性元件，其通过所述回路产生磁通；多个超导谐振器，每个谐振器在所述多个约瑟夫逊结中的不同的相邻成对的约瑟夫逊结之间耦接至回路；多个端口，每个端口在所述谐振器的与所述谐振器耦接至所述回路的端部相反的端部处耦接至多个谐振器中的至少一个，所述方法包括：

向所述多个端口中的每一个提供输入泵送信号，以使所述电路用作所述多个端口之间的循环器。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，每个输入泵送信号各自具有不同的频率。