論文の概要: Performance of a Kinetic-Inductance Traveling-Wave Parametric Amplifier
at 4 Kelvin: Toward an Alternative to Semiconductor Amplifiers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.08142v1
- Date: Fri, 15 Oct 2021 15:15:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-11 10:01:50.523196
- Title: Performance of a Kinetic-Inductance Traveling-Wave Parametric Amplifier
at 4 Kelvin: Toward an Alternative to Semiconductor Amplifiers
- Title（参考訳）: 4ケルビンにおける動特性インダクタンスパラメトリック増幅器の性能:半導体増幅器の代替として
- Authors: M. Malnou and J. Aumentado and M. R. Vissers and J. D. Wheeler and J.
Hubmayr and J. N. Ullom and J. Gao
- Abstract要約: 運動インダクタンス進行波パラメトリック増幅器(KI-TWPA)を4Kに配置した増幅チェーンを提案する。
KI-TWPAの性能は入力の温度とノイズの過剰によって制限される。
これらのノイズと電力散逸値の組み合わせは、KI-TWPAが半導体増幅器の代替として使われる道を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Most microwave readout architectures in quantum computing or sensing rely on
a semiconductor amplifier at 4 K, typically a high-electron mobility transistor
(HEMT). Despite its remarkable noise performance, a conventional HEMT
dissipates several milliwatts of power, posing a practical challenge to scale
up the number of qubits or sensors addressed in these architectures. As an
alternative, we present an amplification chain consisting of a
kinetic-inductance traveling-wave parametric amplifier (KI-TWPA) placed at 4 K,
followed by a HEMT placed at 70 K, and demonstrate a chain-added noise
$T_\Sigma = 6.3\pm0.5$ K between 3.5 and 5.5 GHz. While, in principle, any
parametric amplifier can be quantum limited even at 4 K, in practice we find
the KI-TWPA's performance limited by the temperature of its inputs, and by an
excess of noise $T_\mathrm{ex} = 1.9$ K. The dissipation of the KI-TWPA's rf
pump constitutes the main power load at 4 K and is about one percent that of a
HEMT. These combined noise and power dissipation values pave the way for the
KI-TWPA's use as a replacement for semiconductor amplifiers.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングやセンシングにおけるほとんどのマイクロ波リードアウトアーキテクチャは、4Kの半導体増幅器(通常は高電子移動トランジスタ(HEMT))に依存している。
優れたノイズ性能にもかかわらず、従来のHEMTは数ミリワットの電力を放出し、これらのアーキテクチャに対処する量子ビットやセンサーの数をスケールアップする実践的な課題となっている。
代替として,4Kの運動インダクタンス進行波パラメトリック増幅器(KI-TWPA)と70KのHEMTを併用し,3.5GHzと5.5GHzの間のチェーン付加雑音$T_\Sigma = 6.3\pm0.5$Kを示す。
原理的には、任意のパラメトリック増幅器は4Kでも量子的に制限できるが、実際にはKI-TWPAの性能は入力の温度によって制限され、ノイズの過剰により$T_\mathrm{ex} = 1.9$Kとなる。
これらのノイズと電力散逸値の組み合わせは、KI-TWPAが半導体増幅器の代替として使われる道を開く。
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