Том 26, № 2 (2023)

Обоснование. Интерес к изучению перепутанных состояний систем естественных и искусственных атомов (кубитов), взаимодействующих с выделенными модами микроволновых резонаторов, связан с их использованием в качестве логических элементов квантовых компьютеров. При этом важнейшей задачей физики квантовых вычислений является выбор наиболее эффективных механизмов контроля и управления перепутанными состояниями кубитов в таких устройствах. Цель. В работе исследована динамика перепутывания двух дипольно-связанных сверхпроводящих джозефсоновских кубитов, индуцированного тепловым шумом копланарного резонатора, для различных начальных состояний кубитов. Методы. На основе точного решения квантового уравнения Лиувилля для полной матрицы плотности рассматриваемой системы найдено временное поведение параметра перепутывания кубитов (отрицательности) для хаотических тепловых, чистых сепарабельных и перепутанных начальных состояний кубитов. Результаты. Показано, что перепутывание кубитов, индуцированное тепловым шумом резонатора, возможно как для хаотического теплового состояния, так и сепарабельных состояний кубитов, за исключением случая, когда оба кубита возбуждены. Установлено также, что для малых значений параметра диполь-дипольного взаимодействия учет такого взаимодействия приводит к увеличению степени перепутывания. Для значений параметра диполь-дипольного взаимодействия, больших некоторого предельного значения, имеет место обратный эффект. Найдено, что для перепутанных начальных состояний кубитов включение прямого взаимодействия слабо влияет на динамику перепутывания. Показано, что начальная когерентность состояний кубитов может приводить к существенному увеличению степени их перепутывания при наличии диполь-дипольного взаимодействия. Заключение. Диполь-дипольное взаимодействие может выступать в качестве эффективного механизма контроля и управления перепутаванием кубитов.

Обоснование. Симметричные щелевые линии на идеально отражающей полуплоскости являются адекватными математическими моделями для щелевых антенн на идеальной плоскости конечных размеров, которые на практике обладают высоким усилением и функционируют в широком диапазоне частот. Такие антенны используются в системах сверхбыстрой обработки информации на основе объемных интегральных схем микроволнового и оптического диапазонов. Цель. В работе представлено решение задачи излучения идеально отражающей полуплоскости, которая возбуждалась симметричной щелевой линией с различным законом расширения щели. Методы. Задача была решена методом разделения переменных Фурье, с помощью которого была получена тензорная функция Грина, которая связывает две составляющие поля излучения антенны с возбуждающим полем в щели. Результаты. Показано, что в дальней зоне поле излучения идеально отражающей полуплоскости имеет две компоненты: основную и кроссполяризационную. Тензорная функция Грина имеет сложный вид и состоит из двух слагаемых. Анализ тензорной функции Грина показывает участие каждого слагаемого в формировании поля в дальней зоне, демонстрирует механизм излучения и приводит к известным частным случаям для щелевых излучателей. Заключение. Справедливость представленной математической модели подтверждена экспериментальными исследованиями.

Обоснование. Для улучшения точности навигационных и радиолокационных систем используются функциональные узлы КВЧ-диапазона длин волн. При этом увеличение рабочей частоты повышает требования к точности изготовления и стыковки устройств. Анализ распространения электромагнитных волн при условии наличия дефектов в волноведущих трактах позволит определить достаточную точность изготовления и оценить физические процессы на нерегулярном участке. Цель. Целью настоящей работы стало изучение влияния резких нерегулярностей на характеристики широкополосного экранированного диэлектрического волновода, работающего в диапазоне частот от 90 до 100 ГГц. Методы. При помощи численного эксперимента проведено исследование двух вариантов нерегулярности. Они представлены в виде смещения участков экранированных диэлектрических волноводов в вертикальной и в горизонтальной плоскостях. Результаты. По значениям передаточной характеристики волноводного тракта выявлены закономерности ослабления энергии электромагнитной волны от величины нерегулярности. Разработанная эмпирическая модель позволяет оценить допустимую точность изготовления волноводного тракта. Заключение. Для решения задач канализации слабых сигналов авторы рекомендуют использовать безстыковую технологию изготовления.

Обоснование. Задача построения помехозащищенных приемников спутниковых навигационных сигналов является весьма актуальной в связи с повышенной уязвимостью таких сигналов к воздействию помех, количество источников которых постоянно растет. Цель. Построить пространственно-временной адаптивный фильтр и реализовать его работу в реальном времени в составе помехозащищенной спутниковой навигационной системы. Методы. На основе алгоритма пространственной обработки спутниковых сигналов получен пространственно-временной фильтр, приспособленный под реализацию в реальном времени. Описана аппаратура, выбранная для приема спутниковых навигационных сигналов, практической реализации алгоритма фильтрации и демодуляции обработанного сигнала. Проведено компьютерное моделирование фильтрации и демодуляции записей сигналов с использованием полученного алгоритма, а также эксперименты по обработке спутниковых сигналов с разным количеством внешних помех в реальном времени с использованием построенного помехозащищенного приемника. Результаты. В результате моделирования и испытаний построенной установки получены значения характеристик работы системы помехозащищенной навигации, соответствующие качественному решению задачи подавления помех в спутниковом навигационном сигнале. Заключение. Модель цифровой обработки, основанная на полученном пространственно-временном фильтре, адекватно описывает процесс подавления помех в реальном спутниковом сигнале. Полученный помехозащищенный приемник спутниковых навигационных сигналов работоспособен и может использоваться на практике.