超导 Josephson 结电路的一种基于通量的通用电路理论

超导量子干涉器件（SQUIDs）、单磁通量子（SFQ）逻辑电路和量子 Josephson 结电路已发展成为一个超导集成电路家族，并分别广泛应用于微弱磁场测量、高能效计算和量子计算。它们是由 Josephson 结和普通电阻-电感-电容（RLC）元件构成的 Josephson 结网络，依据磁通量子化原理和 Josephson 效应工作，以实现独特的磁通调制动态与特性；它们对磁场的矢量势而非电势作出响应。然而，传统的电路图与节点分析方法侧重于流经支路和节点的电荷，忽略了从回路到回路流动的磁通动态。本文引入一种基于通量的通用电路理论，以统一 Josephson 结电路与普通 RLC 电路的分析。该理论提出磁通发生器（MFG）概念来统一 Josephson 结与普通电路元件，并将 Josephson 结电路和普通 RLC 电路抽象为 MFG 网络；它推导了描述 Josephson 结电路动态的一般网络方程，并发明了一种磁通流（MFF）图来描绘 Josephson 结电路内部磁通流的工作原理。该基于通量的理论在超导集成电路的设计与分析中是对传统电路理论的补充。