論文の概要: Semiconductor quantum-limited amplifier

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.05746v2
• Date: Wed, 26 Oct 2022 15:10:29 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-09 18:26:04.103113
• Title: Semiconductor quantum-limited amplifier
• Title（参考訳）: 半導体量子制限増幅器
• Authors: D. Phan, P. Falthansl-Scheinecker, U. Mishra, W.M. Strickland, D. Langone, J. Shabani, A.P. Higginbotham
• Abstract要約: ジョセフソン電界効果トランジスタ(JoFET)を用いた量子制限増幅器の実証 JoFET増幅器は4MHzの即時帯域を持つ20dBの利得を持ち、共振周波数はフィールドエフェクトを介して2GHz以上調整可能である。 金属超伝導増幅器とは対照的に、我々の装置は磁場と互換性がある。
• 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: Quantum-limited amplifiers are the first link in the quantum signal processing chain, allowing minute signals to be measured by noisy, classical electronics. Whereas later parts of the chain are dominated by semiconductor-based devices, the quantum-limited step can currently only be performed using metallic superconductors. More broadly, the inherent scalability of semiconductors has motivated a great deal of research on quantum applications, including the scalable generation of quantum-control signals, and the processing of quantum information at fault-tolerant thresholds. A semiconductor-based solution for the crucial task of quantum-limited amplification is, however, conspicuously absent. Here, we demonstrate a quantum-limited amplifier using a Josephson field-effect transistor (JoFET). The JoFET amplifier has 20 dB of gain with a 4 MHz instantaneous bandwidth, and a resonant frequency that is tunable over 2 GHz via the field effect. The gain is sufficient for integration into a measurement chain with conventional semiconductor amplifiers. Accordingly, we demonstrate a total added noise that approaches the fundamental limits placed by quantum mechanics. In contrast to metallic superconducting amplifiers, our device is compatible with magnetic fields. The JoFET amplifier completes the suite of semiconductor-based options for quantum control, information processing, and readout.
• Abstract（参考訳）: 量子制限増幅器は量子信号処理チェーンの最初のリンクであり、ノイズの多い古典的電子回路で微小信号を測定することができる。 後続の鎖は半導体ベースのデバイスで支配されているが、量子制限されたステップは今のところ金属超伝導体でしか実行できない。 より広範に、半導体固有のスケーラビリティは、スケーラブルな量子制御信号の生成やフォールトトレラントしきい値での量子情報の処理など、量子応用に関する多くの研究を動機付けている。 しかし、量子制限増幅の重要な課題に対する半導体ベースの解は、顕著に欠落している。 ここではジョセフソン電界効果トランジスタ(JoFET)を用いた量子制限増幅器について述べる。 JoFET増幅器は4MHzの即時帯域を持つ20dBの利得を持ち、共振周波数はフィールドエフェクトを介して2GHz以上調整可能である。 ゲインは従来の半導体増幅器と測定チェーンに統合するのに十分である。 そこで本研究では,量子力学の基本限界に近づく雑音の総和を示す。 金属超伝導増幅器とは対照的に、我々の装置は磁場と互換性がある。 JoFET増幅器は、量子制御、情報処理、読み出しのための半導体ベースの一連のオプションを完備する。

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