Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp
Статьи журнала - Физика волновых процессов и радиотехнические системы
Все статьи: 608
Статья научная
В настоящей работе нами рассмотрено влияние начальной атомной когерентности на динамику перепутывания двух кубитов, один из которых находится в идеальном резонаторе и взаимодействует с модой теплового квантового электромагнитного поля, а второй вне резонатора. Показано, что атомная когерентность в такой модели может быть использована для эффективного контроля за степенью перепутанности кубитов.
Бесплатно
Перепутывание в многофотонной модели Тависа - Каммингса, индуцированное тепловым шумом
Статья научная
В настоящей работе нами исследована динамика перепутывания двух естественных или искусственных двухуровневых атомов, взаимодействующих посредством многофотонных переходов с тепловым полем идеального микроволнового резонатора. На основе точного решения рассматриваемой модели найден параметра атом-атомного перепутывания для различных начальных сепарабельных и перепутанных состояний атомов. Показано, что взаимодействие атомов с тепловым полем резонатора посредством многофотонных переходов может индуцировать перепутывание атомов для всех состояний, кроме такого, в котором оба атома возбуждены. Установлено также, что максимальная степень перепутывания атомов возрастает с увеличением мультиплетности атомных переходов.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе исследована динамика двух идентичных сверхпроводящих кубитов, взаимодействующих с модой квантового электромагнитного поля микроволнового копланарного резонатора со средой Керра, при наличии эффективного диполь-дипольного взаимодействия кубитов. Нами найдено точное решение квантового уравнения Лиувилля для полной матрицы плотности рассматриваемой системы для фоковского и теплового хаотического начального состояния поля резонатора. Точное решение для полной матрицы плотности было использовано для определения редуцированной матрицы плотности кубитов и вычисления параметра перепутывания кубитов - согласованности. Компьютерное моделирование временной зависимости позволило установить, что при определенных начальных состояниях кубитов их перепутывание может быть существенно увеличено при наличии керровской среды в резонаторе и прямого диполь-дипольного взаимодействия.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена система, состоящая из двух идентичных искусственных атомов (кубитов), резонансно взаимодействующих с модой квантового поля идеального микроволнового резонатора при наличии керровской нелинейности. Для рассматриваемой модели получено точное решение квантового уравнения Лиувилля для полной матрицы плотности системы «два кубита + мода поля резонатора». Для решения квантового уравнения эволюции использовано представление «одетых» состояний, то есть собственных функций гамильтониана. Найден полный набор «одетых» состояний рассматриваемой модели. С его помощью первоначально найдено решение уравнения эволюции для когерентных начальных состояний кубитов и фоковских состояний поля, то есть состояний с определенным числом фотонов в резонаторной моде. Затем проведено обобщение указанного решения на случай теплового состояния поля резонатора. Усредняя полную матрицу плотности по переменным поля резонатора, мы нашли редуцированную матрицу плотности двух кубитов. Двухкубитная матрица плотности использована для вычисления параметра перепутывания кубитов в аналитическом виде. В качестве количественного критерия перепутывания кубитов выбрана согласованность. Ввиду особой громоздкости полученного выражения для согласованности проведено численное моделирование временной зависимости согласованности кубитов для различных параметров модели и начальных состояний кубитов. Наиболее интересным представляется результат, заключающийся в том, что учет начальной когерентности кубитов в модели с керровской нелинейностью приводит к существенному увеличению максимальной степени перепутывания кубитов, индуцированного тепловым полем, даже в случае больших интенсивностей поля резонатора.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе мы исследовали динамику атомного перепутывания в квантовой системе, состоящей из двух дипольно-связанных идентичных двухуровневых атомов, один из которых нерезонансно взаимодействует с модой теплового поля идеального резонатора, а второй находится вне этого резонатора. Получено аналитическое выражение для параметра перепутывания атомов (отрицательности) для сепарабельного начального состояния атомов. Рассмотрено влияние расстройки частот атома и поля и прямого диполь-дипольного взаимодействия на атом-атомное перепутывание. Установлено, что расстройка может привести к существенному увеличению степени перепутывания атомов в присутствии диполь-дипольного взаимодействия. Мы также показали, что расстройка и диполь-дипольное взаимодействие являются эффективным механизмами контроля и управления перепутыванием атомов.
Бесплатно
Перепутывание сверхпроводящих зарядовых кубитов при наличии среды Керра
Статья научная
Обоснование. Необходимость реализации контролируемой связи между кубитами, являющимися логическими элементами квантовых устройств, таких как квантовые компьютеры и квантовые сети, требует наряду с использованием традиционных методов разработки новых, более эффективных способов организации взаимодействия кубитов с микроволновыми полями резонаторов, используемых для генерации и управления перепутыванием кубитов. В качестве одного из таких методов предложен метод, основанный на воздействии частотно-регулируемых радиочастотных сигналов на сверхпроводящий джозефсоновские кубит, соединенный большим джозефсоновским переходом со свободным кубитом.
Бесплатно
Перспективные направления в области создания детекторов гравитационных волн
Статья научная
В работе рассмотрены основные принципы детектирования гравитационных волн. Действующие детекторы гравитационной волны представляют собой модернизированный интерферометр Майкельсона - LIGO-детектор. Одна из технических задач LIGO-детектора - это подавление вибраций в системе и обеспечение высокой статичности отражающих зеркал. Предложено исследовать особенности LIGO-детектора с подвижными зеркалами. Разработано программное обеспечение LIGO-RM, моделирующее работу LIGO-детектора и позволяющее исследовать его параметры и возможности. Основной задачей моделирования является исследование сигнала детектора гравитационных волн с осциллирующими зеркалами. В программе имеется графический интерфейс, позволяющий интерактивно управлять характером движения отражающих зеркал и наблюдать изменения сигнала детектора. LIGO-RM моделирует наличие гравитационной волны заданного типа и позволяет наблюдать ее влияние на результат работы интерферометра LIGO в интерактивном виде и в виде численного результата. Выполнен ряд численных экспериментов, и показаны сигналы детектора при наличии и отсутствии колебаний зеркал. Обсуждаются результаты расчетов и возможность регистрации гравитационных волн с помощью LIGO-детектора с подвижными зеркалами.
Бесплатно
Статья научная
В статье освещены преимущества и примеры использования оборудования пакетной радиосвязи миллиметрового диапазона для операторов связи. Указаны особенности распространения радиоволн миллиметрового диапазона в атмосфере. Проведен анализ мировых и российских производителей оборудования пакетной радиосвязи миллиметрового диапазона. Отмечены их основные достоинства и недостатки. В статье высказываются некоторые рекомендации по использованию представленных в анализе моделей оборудования. Описаны перспективы развития оборудования пакетной радиосвязи миллиметрового диапазона.
Бесплатно
Перспективы использования метаматериалов в антеннах нового поколения
Статья научная
В статье приведен обзор существующих исследований по возможностям применения метаматериалов в антенной технике, а также ряд новых исследований авторов. Обоснована перспективность применения метаматериалов в конструкции антенных систем для совершенствования их электрических и массо-габаритных характеристик.
Бесплатно
Плазмон-поляритонные волны в цилиндрических направляющих структурах
Статья научная
В статье представлены результаты решений дисперсионных уравнений плазмон-поляритонных волн, распространяющихся в круглом металлическом наностержне и круглом диэлектрическом волноводе с металлической пленкой. Приведены распределения зависимостей у указанных волн компоненты электрического поля E _ z от радиальной координаты. Представлен сравнительный анализ характеристик существующих в рассмотренных электродинамических структурах плазмон-поляритонных волн. Результаты получены с учетом реальных свойств металлов в оптическом диапазоне.
Бесплатно
Статья научная
Обоснование. Для развития новых терагерцовых систем беспроводной связи с высокой пропускной способностью и скоростью передачи, таких как 6G и выше, необходимо эффективное управление направлением поляризации излучаемых терагерцовых волн, однако большинство методов технологически сложные и дорогие. Реализация терагерцовых антенн и устройств на основе 2D-материалов, таких как графен, решает проблему, связанную с разработкой эффективного управления.
Бесплатно
Плоская линза Люнеберга на основе печатной схемы с проводниками криволинейной формы
Статья научная
Для запитки сверхширокополосных фазированных антенных решеток с полноазимутальным сканированием перспективным является использование печатной линзы Люнеберга. В данной статье описана модель построения плоской линзы Люнеберга на основе печатной схемы с проводниками криволинейной формы. На покрытой медью подложке был вытравлен определенный узор (шаблон) с относительной диэлектрической проницаемостью er ≈ 1. Это делалось для того, чтобы реализовать значение показателя преломления. Путем печати сетки из пересекающихся проводящих линий в центре линзы был достигнут показатель преломления Диаметр линзовой антенны Люнеберга был выбран равным 28,6 см, что соответствует 12,4l0 (l0 - длина волны свободного пространства) для достижения ширины луча половинной мощности ≈ 5° при расчетной частоте до 20 ГГц. Поскольку конструкция линзы Люнеберга основана на геометрической оптике, диаметр линзы должен быть кратен длине волны, чтобы ограничить дифракционные эффекты. Были выбраны рабочие частоты до 20 ГГц. Линза была дискретизирована на единичные ячейки. При достаточно малом размере элементарных ячеек линза может быть описана как среда с определенным эффективным показателем преломления. В результате эта теория распространения может быть применена для проектирования линзы. Подложка, взятая для линзы, была толщиной 1 мм, используемый материал - Rohacell 31HF, который имеет диэлектрическую проницаемость 1,046 и тангенс потерь tg(d) = 0,002.
Бесплатно
Поверхностные поляритоны на границе нанокомпозита
Статья научная
В работе проведен анализ свойств поверхностных поляритонов на границе нанокомпозита, образованного наночастицами резонансного полупроводникового материала в диэлектрической матрице. Показано, что с увеличением концентрации наночастиц частота поверхностного поляритона в нанокомпозите растет. В частотном спектре постоянной распространения поверхностного поляритона это приводит к смещению максимума постоянной распространения в сторону увеличения частоты. При изменении диэлектрической проницаемости матрицы нанокомпозита частота поверхностного поляритона уменьшается с ростом диэлектрической проницаемости.
Бесплатно
Поверхностные поляритоны на границе объемный титан – вакуум
Статья научная
Из первых принципов произведен расчет действительной и мнимой частей комплексной диэлектрической проницаемости титана. Симуляция взаимодействия света с веществом осуществлялась с помощью программы SIESTA. В работе проводится анализ частотно-угловых спектров отражения от слоя Ti в режиме НПВО с возбуждением поверхностных поляритонов.
Бесплатно
Поверхностные спиновые волны в пространственно неоднородных пленках феррошпинелей
Статья научная
Рассмотрены особенности в амплитудно-частотных характеристиках макета типа линии задержки в касательно намагниченных пленках марганцевых и магний-марганцевых феррошпинелей. Рассчитаны волновые числа, фазовые и групповые скорости, коэффициенты затухания магнитостатических волн. Общим наблюдаемым эффектом для пленок феррошпинелей является «осцилляции прохождения» в амплитудно-частотных характеристиках магнитостатических волн с изменением частоты. Изменения в амплитудно-частотных характеристиках связаны с эффектами резонансного взаимодействия дипольных и обменных волн. Показано, что глубина и число обменных минимумов в амплитудно-частотных характеристиках пленок различного состава зависят от величины обменного взаимодействия, констант поверхностной анизотропии и параметров закрепления спинов на свободной поверхности и межслойной границе.
Бесплатно
Повышение помехоустойчивости OFDM-систем в каналах с замираниями
Статья научная
В работе предложен способ повышения помехоустойчивости OFDM-систем в многолучевых каналах связи. Предлагаемый способ состоит в применении фильтра Калмана для оценки и интерполяции частотной характеристики канала с использованием пилотных символов, расположенных по «блочной» схеме. Эффективность алгоритма исследована в двух различных каналах, рекомендованных стандартами GSM/EDGE для тестирования систем: типовом канале в условиях городской застройки и типовом канале для маленьких сот. Проведено сравнение характеристик предложенного алгоритма с другими известными методами. Рассмотрено влияние доплеровского сдвига на эффективность предложенного алгоритма. Проведено компьютерное моделирование для оценки зависимости вероятности битовой ошибки от отношения сигнал/шум. Показано, что предложенный алгоритм обеспечивает меньшую вероятность битовой ошибки в медленно меняющихся каналах, но его эффективность уменьшается с ростом доплеровской частоты.
Бесплатно
Повышение помехоустойчивости при оценке параметров проективного совмещения телевизионных сигналов
Статья научная
В статье представлен алгоритм проективного совмещения телевизионных сигналов. Алгоритм позволяет повысить помехоустойчивость при оценке параметров при анализе телевизионных сигналов, содержащих регулярно повторяющиеся текстурные фрагменты. В основу оценки параметров проективного совмещения положено сопоставление изображений по так называемым особым точкам. Это точки с локальным экстремумом по яркости. Сопоставление точек определяется по максимуму коэффициента корреляции двух фрагментов изображений, в центре которых находится особая точка. Для обеспечения инвариантности к искажению по углу и поворота, и масштаба фрагменты изображений преобразовываются в логарифмически полярную систему координат. В этой системе координат угол поворота и масштаб будут соответствовать смещению вдоль соответствующих координатных осей. Повышение помехоустойчивости обеспечивается благодаря разработанной процедуре удаления особых точек на текстурных фрагментах, что уменьшает вероятность неверного сопоставления. Численное моделирование показало, что разработанный алгоритм, обеспечивает высокую помехоустойчивость в сравнении с аналогичными алгоритмами.
Бесплатно
Повышение эффективности резонансного электромагнитного ускорителя
Статья научная
Приведены исследования, направленные на повышение эффективности резонансного электромагнитного ускорителя. Предложена модернизированная система ускорителя, отличающаяся наличием системы подзарядки накопителя. Предложенная система с применением выработанных рекомендаций имеет теоретическую эффективность преобразования энергии накопителя в кинетическую энергию метаемого тела, равную 70%.
Бесплатно
Статья научная
Обоснование. Повышение стойкости мощных СВЧ устройств, эксплуатируемых в составе спутниковых бортовых систем связи, к мультипакторному разряду является одной из ключевых задач, стоящих перед разработчиком космической техники. Цель. В настоящей работе проведено комплексное исследование, направленное на повышение стойкости мощных коаксиальных объемно-секционных фильтров нижних частот, предназначенных для работы в условиях глубокого космического вакуума с соответствующими радиационным факторами, к резонансному мультипакторному разряду. Методы. В качестве основного механизма подавления разряда рассмотрена модификация краевой геометрии металлических элементов емкостных секций. Она позволяет управлять конфигурацией электрического поля в конструкционных зазорах наиболее чуствительных к мультипакторному разряду. Это достигается в т. ч. без применения аддитивных покрытий, изменяющих электрофизические свойства материалов, часто применяемых для этих целей. Методология исследования включала электродинамическое моделирование в CST Microwave Studio, CST MPhysics Studio для получения распределений полей и последующий анализ устойчивости в специализированном ПО SPARK3D, основанном на трекинге электронов. Результаты. Установлено существование экстремума в зависимости пороговой мощности возникновения мультипакторного разряда от радиуса скругления геометрии краевых вырезов секций. Показано, что оптимальный радиус вогнутого скругления (R = 2 мм) углов позволяет повысить порог развития устойчивого разряда на величину порядка 40 % относительно исходной конфигурации (R = 0,1 мм). Напротив, использование фаски и выпуклого скругления приводит к деградации характеристик, снижая пороговую мощность примерно на порядок. Заключение. Результаты работы на конкретном примере демонстрируют перспективность пассивных геометрических методов подавления мультипактора как элемента комплексного подхода к проектированию высоконадежных СВЧ-устройств для космических применений.
Бесплатно
Статья научная
Объектами исследования являются композитные структуры, защищающие от электромагнитного излучения в мягком рентгеновском диапазоне. Цель работы - предложить подходы к математическому моделированию покрытий на основе этих структур, рассчитать характеристики отражения и прохождения однородной плоской волны, падающей под различными углами на такие покрытия. Методы исследования - электродинамическое моделирование, теория графов, трехмерное электромагнитное моделирование в САПР. Приведены математические модели многослойных структур, полученные на основе электродинамического подхода и с использованием теории графов, результаты расчетов характеристик отражения и прохождения однородной плоской волны, падающей под различными углами на такие структуры. Рассмотрены перспективы использования пленочных покрытий с воздушными отверстиями. Полученные в процессе выполнения работы результаты могут быть использованы для создания покрытий, защищающих радиоэлектронную аппаратуру от воздействия рентгеновского излучения.
Бесплатно
