論文の概要: Pump-efficient Josephson parametric amplifiers with high saturation
power
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.12586v1
- Date: Mon, 19 Feb 2024 22:39:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-21 17:45:14.580780
- Title: Pump-efficient Josephson parametric amplifiers with high saturation
power
- Title（参考訳）: 高飽和出力のポンプ効率ジョセフソンパラメトリック増幅器
- Authors: Nicholas M. Hougland, Zhuan Li, Ryan Kaufman, Boris Mesits, Roger S.
K. Mong, Michael Hatridge, David Pekker
- Abstract要約: ジョセフソンパラメトリック増幅器の電力付加効率(PAE)の上限を数値的に検討する。
高い利得の増幅器は低いPAEを持つが、芸術機器の状態を比較すれば改善の余地は十分にある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.25128687379089687
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Circuit QED based quantum information processing relies on low noise
amplification for signal readout. In the realm of microwave superconducting
circuits, this amplification is often achieved via Josephson parametric
amplifiers (JPA). In the past, these amplifiers exhibited low power added
efficiency (PAE), which is roughly the fraction of pump power that is converted
to output signal power. This is increasingly relevant because recent attempts
to build high saturation power amplifiers achieve this at the cost of very low
PAE, which in turn puts a high heat load on the cryostat and limits the number
of these devices that a dilution refrigerator can host. Here, we numerically
investigate upper bounds on PAE. We focus on a class of parametric amplifiers
that consists of a capacitor shunted by a nonlinear inductive block. We first
set a benchmark for this class of amplifiers by considering nonlinear blocks
described by an arbitrary polynomial current-phase relation. Next, we propose
two circuit implementations of the nonlinear block. Finally, we investigate
chaining polynomial amplifiers. We find that while amplifiers with higher gain
have a lower PAE, regardless of the gain there is considerable room to improve
as compared to state of the art devices. For example, for a phase-sensitive
amplifier with a power gain of 20 dB, the PAE is ~0.1% for typical JPAs, 5.9%
for our simpler circuit JPAs, 34% for our more complex circuit JPAs, 48% for
our arbitrary polynomial amplifiers, and at least 95% for our chained
amplifiers.
- Abstract（参考訳）: 回路QEDに基づく量子情報処理は、信号読み出しの低雑音増幅に依存する。
マイクロ波超伝導回路の領域では、この増幅はしばしばジョセフソンパラメトリック増幅器(JPA)によって達成される。
過去には、これらの増幅器は低電力付加効率(pae)を示しており、これは出力信号出力に変換されるポンプ電力の約半分であった。
これは、高飽和電力増幅器を非常に低いpaeのコストで製造しようとする最近の試みが、クライオスタットに高い熱負荷を与え、希釈冷凍機がホストできるこれらの機器の数を制限することで、ますます重要になっている。
ここでは,pae上の上限を数値的に検討する。
非線形インダクティブブロックにより遮断されたコンデンサからなるパラメトリック増幅器のクラスに注目した。
まず, 任意の多項式電流位相関係で記述される非線形ブロックを考慮し, この種類の増幅器のベンチマークを設定した。
次に非線形ブロックの2つの回路実装を提案する。
最後に、連鎖多項式増幅器について検討する。
高い利得の増幅器は低いPAEを持つが、利得に関係なく、最先端の装置と比較して改善の余地は十分にある。
例えば、パワーゲイン20dBの位相感度増幅器の場合、PAEは典型的なJPAでは0.1%、より単純な回路JPAでは5.9%、より複雑な回路JPAでは34%、任意の多項式増幅器では48%、連鎖増幅器では95%である。
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