論文の概要: Gate-tunable kinetic inductance parametric amplifier

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.06989v1
• Date: Mon, 14 Aug 2023 07:54:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-15 13:55:51.098560
• Title: Gate-tunable kinetic inductance parametric amplifier
• Title（参考訳）: ゲート可変インダクタンスパラメトリック増幅器
• Authors: Lukas Johannes Splitthoff, Jaap Joachim Wesdorp, Marta Pita-Vidal, Arno Bargerbos, Christian Kraglund Andersen
• Abstract要約: ジョセフソン接合のないゲート可変パラメトリック増幅器を提案する。 この設計は、20dB以上のゲインと30MHzのゲインバンド幅の製品を備えた、ほぼ量子制限性能を実現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Superconducting parametric amplifiers play a crucial role in the preparation and readout of quantum states at microwave frequencies, enabling high-fidelity measurements of superconducting qubits. Most existing implementations of these amplifiers rely on the nonlinearity from Josephson junctions, superconducting quantum interference devices or disordered superconductors. Additionally, frequency tunability arises typically from either flux or current biasing. In contrast, semiconductor-based parametric amplifiers are tunable by local electric fields, which impose a smaller thermal load on the cryogenic setup than current and flux biasing and lead to vanishing crosstalk to other on-chip quantum systems. In this work, we present a gate-tunable parametric amplifier that operates without Josephson junctions, utilizing a proximitized semiconducting nanowire. This design achieves near-quantum-limited performance, featuring more than 20 dB gain and a 30 MHz gain-bandwidth product. The absence of Josephson junctions allows for advantages, including substantial saturation powers of -120dBm, magnetic field compatibility up to 500 mT and frequency tunability over a range of 15 MHz. Our realization of a parametric amplifier supplements efforts towards gate-controlled superconducting electronics, further advancing the abilities for high-performing quantum measurements of semiconductor-based and superconducting quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 超伝導パラメトリック増幅器はマイクロ波周波数における量子状態の準備と読み出しにおいて重要な役割を果たし、超伝導量子ビットの高忠実度測定を可能にする。 これらの増幅器の既存の実装のほとんどは、ジョセフソン接合、超伝導量子干渉デバイスまたは乱れた超伝導体からの非線形性に依存している。 さらに、周波数チューナビリティは通常、磁束または電流バイアスから生じる。 対照的に、半導体ベースのパラメトリック増幅器は局所電場によって調整可能であり、電流やフラックスバイアスよりも低温設定に熱負荷が小さくなり、他のオンチップ量子システムへのクロストークが消滅する。 本研究では,ジョセフソン接合を使わずに動作可能なゲート可変パラメトリック増幅器を提案する。 この設計は、20dB以上のゲインと30MHzのゲインバンド幅の製品を備えた、ほぼ量子制限性能を実現する。 ジョセフソン接合の欠如は、-120dbmのかなりの飽和力、500 mtまでの磁場互換性、および15mhzの範囲での周波数可変性などの利点をもたらす。 パラメトリック増幅器の実現は、ゲート制御超伝導エレクトロニクスへの取り組みを補い、半導体および超伝導量子デバイスの高性能量子測定能力をさらに向上させる。

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