論文の概要: Quantum analysis of second-order effects in superconducting
travelling-wave parametric amplifiers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.06350v2
- Date: Fri, 4 Jun 2021 13:49:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-03 23:32:32.879623
- Title: Quantum analysis of second-order effects in superconducting
travelling-wave parametric amplifiers
- Title（参考訳）: 超伝導進行波パラメトリック増幅器における2次効果の量子解析
- Authors: Songyuan Zhao, Stafford Withington
- Abstract要約: 我々は、進行波パラメトリック増幅器(TWPA)の量子力学的解析を行った。
インピーダンスミスマッチ,上面のアイドラーモードの存在,量子および熱雑音の存在,圧縮状態の生成,増幅時の前処理状態の保存について検討した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We have performed a quantum mechanical analysis of travelling-wave parametric
amplifiers (TWPAs) in order to investigate five experimental phenomena related
to their operations, namely the effect of impedance mismatch, the presence of
upper idler modes, the presence of quantum and thermal noise, the generation of
squeezed states, and the preservation of pre-squeezed states during
amplification. Our analysis uses momentum operators to describe the spatial
evolution of quantised modes along a TWPA. We calculate the restriction placed
on pump amplitude as well as amplifier gain as a result of impedance mismatch
between a TWPA and its external system. We apply our analysis to upper idler
modes and demonstrate that they will result in suppressed gain. We show that an
ideal TWPA is indeed quantum-limited - i.e. it introduces a half-quantum of
zero-point fluctuation which is the minimum possible noise contribution for a
phase-preserving linear amplifier. We analyse the thermal noise associated with
a TWPA by considering the effect of distributed sources along an amplifier
transmission line. Our analysis predicts a doubling of thermal noise in the
high gain limit as a result of wave-mixing between signal and idler modes. We
study the operation of a TWPA in the presence of a DC bias current, and have
shown that highly squeezed states can in principle be generated. However,
amplifying a pre-squeezed state using a non-degenerate TWPA generally reduces
the squeezing advantage.
- Abstract（参考訳）: 我々は,その動作に関する5つの実験的現象,すなわちインピーダンスミスマッチの効果,上等アイドラーモードの存在,量子および熱雑音の存在,圧縮状態の生成,増幅時の前列状態の保存について,進行波パラメトリック増幅器(TWPA)の量子力学的解析を行った。
解析は運動量演算子を用いて、TWPAに沿った量子化されたモードの空間的進化を記述する。
我々は、TWPAと外部システムとのインピーダンスミスマッチの結果、ポンプ振幅と増幅利得の制限を計算する。
上向きのアイドラーモードに解析を適用し、それらが抑制された利得をもたらすことを示す。
理想的twpaは、位相保存線形増幅器の最小ノイズ寄与であるゼロ点ゆらぎの半量子量を導入する。
増幅器伝送路に沿った分布源の影響を考慮して,twpaに伴う熱雑音の解析を行う。
本分析では,信号とアイドラーモードの波動混合の結果,高利得限界における熱雑音の倍増を予測した。
我々は,直流バイアス電流の存在下でのTWPAの動作について検討し,高圧縮状態が原理的に生成可能であることを示した。
しかし、非縮退twpaを用いたプレスキーズ状態の増幅は、一般的にスクイーズアドバンテージを減少させる。
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