論文の概要: A gate-tunable graphene Josephson parametric amplifier
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.02175v1
- Date: Tue, 5 Apr 2022 13:00:40 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-18 05:38:51.938951
- Title: A gate-tunable graphene Josephson parametric amplifier
- Title（参考訳）: ゲート可変グラフェンジョセフソンパラメトリック増幅器
- Authors: Guilliam Butseraen, Arpit Ranadive, Nicolas Aparicio, Kazi Rafsanjani
Amin, Abhishek Juyal, Martina Esposito, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi,
Nicolas Roch, Fran\c{c}ois Lefloch and Julien Renard
- Abstract要約: 超伝導量子回路は、マイクロ波量子光学の劇的な進歩に寄与している。
量子ビットのような超伝導パラメトリック増幅器は、一般的にジョセフソン接合を磁気的に調整可能で散逸のない非線形性の源として利用する。
ここではグラフェンジョセフソン接合を利用したパラメトリック増幅器を示し、その動作周波数がゲート電圧で広く調整可能であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.31458406135473804
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: With a large portfolio of elemental quantum components, superconducting
quantum circuits have contributed to dramatic advances in microwave quantum
optics. Of these elements, quantum-limited parametric amplifiers have proven to
be essential for low noise readout of quantum systems whose energy range is
intrinsically low (tens of $\mu$eV ). They are also used to generate non
classical states of light that can be a resource for quantum enhanced
detection. Superconducting parametric amplifiers, like quantum bits, typically
utilize a Josephson junction as a source of magnetically tunable and
dissipation-free nonlinearity. In recent years, efforts have been made to
introduce semiconductor weak links as electrically tunable nonlinear elements,
with demonstrations of microwave resonators and quantum bits using
semiconductor nanowires, a two dimensional electron gas, carbon nanotubes and
graphene. However, given the challenge of balancing nonlinearity, dissipation,
participation, and energy scale, parametric amplifiers have not yet been
implemented with a semiconductor weak link. Here we demonstrate a parametric
amplifier leveraging a graphene Josephson junction and show that its working
frequency is widely tunable with a gate voltage. We report gain exceeding 20 dB
and noise performance close to the standard quantum limit. Our results complete
the toolset for electrically tunable superconducting quantum circuits and offer
new opportunities for the development of quantum technologies such as quantum
computing, quantum sensing and fundamental science.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子回路は多くの量子成分のポートフォリオを持つため、マイクロ波量子光学の劇的な進歩に寄与している。
これらの素子のうち、量子制限パラメトリック増幅器は、エネルギー範囲が本質的に低い量子システムの低ノイズ読み出しに必須であることが証明されている(約$\mu$ev)。
これらはまた、量子強化検出のリソースとなる非古典的な光状態を生成するためにも用いられる。
量子ビットのような超伝導パラメトリック増幅器は、一般的にジョセフソン接合を磁気的に調整可能で散逸のない非線形性の源として利用する。
近年、半導体ナノワイヤ、二次元電子ガス、カーボンナノチューブ、グラフェンを用いたマイクロ波共振器や量子ビットの実証など、電気的に調整可能な非線形素子として半導体弱結合を導入する試みが進められている。
しかし、非線形性、散逸、参加、エネルギースケールのバランスをとるという課題から、パラメトリック増幅器はまだ半導体弱リンクで実装されていない。
本稿では、グラフェンジョセフソン接合を用いたパラメトリック増幅器を示し、その動作周波数がゲート電圧で広く調整可能であることを示す。
我々は、20dBを超えるゲインと標準量子限界に近いノイズ性能を報告した。
本研究は, 量子コンピュータ, 量子センシング, 基礎科学などの量子技術開発のための新たな機会を提供するため, 電気的に調整可能な超伝導量子回路のためのツールセットを完成させた。
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