論文の概要: Floquet-Mode Traveling-Wave Parametric Amplifiers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.08269v2
- Date: Wed, 13 Apr 2022 04:52:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-03 10:46:59.630672
- Title: Floquet-Mode Traveling-Wave Parametric Amplifiers
- Title（参考訳）: フロッケモードトラベリング波パラメトリック増幅器
- Authors: Kaidong Peng, Mahdi Naghiloo, Jennifer Wang, Gregory D Cunningham,
Yufeng Ye, Kevin P O'Brien
- Abstract要約: 本稿では,Floquetモードの情報をエンコードするアンプを新たに導入する。
このようなフロケットモード増幅器は、情報の漏洩を防ぎ、量子効率(QE)と帯域幅のトレードオフを克服する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.691339855008848
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Simultaneous ideal quantum measurements of multiple single-photon-level
signals would advance applications in quantum information processing,
metrology, and astronomy, but require the first amplifier to be simultaneously
broadband, quantum limited, and directional. However, conventional
traveling-wave parametric amplifiers support broadband amplification at the
cost of increased added noise and are not genuinely directional due to
non-negligible nonlinear backward wave generation. In this work, we introduce a
new class of amplifiers which encode the information in the Floquet modes of
the system. Such Floquet mode amplifiers prevent information leakage and
overcome the trade-off between quantum efficiency (QE) and bandwidth.
Crucially, Floquet mode amplifiers strongly suppress the nonlinear
forward-backward wave coupling and are therefore genuinely directional and
readily integrable with qubits, clearing another major obstacle towards
broadband ideal quantum measurements. Furthermore, Floquet mode amplifiers are
insensitive to out-of-band impedance mismatch, which otherwise may lead to gain
ripples, parametric oscillations, and instability in conventional
traveling-wave parametric amplifiers. Finally, we show that a Floquet mode
Josephson traveling-wave parametric amplifier implementation can simultaneously
achieve $>\!20\,$dB gain and a QE of $\eta/\eta_{\mathrm{ideal}}\!> 99.9\%$ of
the quantum limit over more than an octave of bandwidth. The proposed Floquet
scheme is also widely applicable to other platforms, such as kinetic inductance
traveling-wave amplifiers and optical parametric amplifiers.
- Abstract（参考訳）: 複数の単一光子レベルの信号の同時量子測定は、量子情報処理、気象学、天文学の応用を先導するが、最初の増幅器は同時にブロードバンド、量子制限、指向性を必要とする。
しかし、従来の進行波パラメトリック増幅器は、付加雑音の増加によるブロードバンド増幅をサポートし、非無視非線形逆波発生による真の方向ではない。
本研究では,フロッケモードの情報をエンコードする新しいタイプの増幅器を提案する。
このようなフロッケモードアンプは情報漏洩を防ぎ、量子効率(qe)と帯域幅のトレードオフを克服する。
重要なことに、フロケモード増幅器は非線形前方波の結合を強く抑制し、従って真に指向性があり、キュービットと容易に統合可能である。
さらに、フロッケモード増幅器は帯域外インピーダンスミスマッチに敏感であり、それ以外は従来の進行波パラメトリック増幅器の利得リップル、パラメトリック振動、不安定性をもたらす可能性がある。
最後に、Floquetモードジョセフソン走行波パラメトリック増幅器の実装が同時に$>\!を実現できることを示す。
20$dBのゲインと$\eta/\eta_{\mathrm{ideal}}\!
> 99.9\% の量子限界が1オクターブ以上の帯域幅を超える。
提案手法は、運動インダクタンス進行波増幅器や光パラメトリック増幅器など、他のプラットフォームにも広く適用可能である。
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