近期澳大利亚昆士兰大学的Müller等人提出了一种使用隧道结环的无源片上超导环行器。研究人员提出了一个基于超导隧道结环的被动的，片上微波环行器。Müller等人研究两个不同基于约瑟夫森结（JJS）或量子相滑移元件（QPS）的物理实现，其中微波端口分别通过电容（JJ）或电感（QPS）耦合到环结构。施加到环的中心的恒定偏置电压提供了有效的对称破缺场，并且不需要微波或射频偏置。研究表明，这种设计提供了高隔离度，对制造缺陷和偏置波动的鲁棒性，以及超过500 MHz的带宽在现实的设备参数中。

微波环行器是用于信号路由和信号控制隔离的普遍存在的微波电路元件。它们也是利用微波光子实现手性量子光学以及微波光子探测和整流的关键非互易元件。商用、无源环行器是基于法拉第效应的波干涉器件，它需要永磁体来打破时间反转对称性。尺寸和它们的强磁场使得它们不适合于与超导电路的大规模集成，这为扩大超导量子技术提供了障碍。除了Koch等人，最近的这个问题的方法大多使用基于非线性混合现象或工程驱动和耗散的相互作用的有源器件。这些方案依赖于仔细处理几个输入和驱动字段之间的相位关系。使用射频驱动的感应电桥电路，Kerckhoff等展示了带宽为100 MHz，中心频率可调的器件。基于量子霍尔边缘模式的无源单向器件已经被提出。然而，在超导电路中制造这些元件存在挑战。

图1 无源片上超导环行器的原理示意图

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