論文の概要: Simple, High Saturation Power, Quantum-limited, RF SQUID Array-based Josephson Parametric Amplifiers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.19435v2
• Date: Tue, 21 May 2024 21:15:43 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-25 06:29:07.855657
• Title: Simple, High Saturation Power, Quantum-limited, RF SQUID Array-based Josephson Parametric Amplifiers
• Title（参考訳）: 簡易, 高飽和, 量子制限, RF SQUIDアレイを用いたジョセフソンパラメトリック増幅器
• Authors: Ryan Kaufman, Chenxu Liu, Katarina Cicak, Boris Mesits, Mingkang Xia, Chao Zhou, Maria Nowicki, José Aumentado, David Pekker, Michael Hatridge,
• Abstract要約: 高忠実性量子非劣化量子ビット測定は、量子コンピューティングにおける誤り訂正と迅速な量子ビットフィードバックに不可欠である。 我々は、未処理デバイスであるハミルトンの時間領域シミュレーション、製造制約、飽和電力を組み合わせた設計パイプラインを開発した。 ポンプの強度にもかかわらず、この装置は量子効率が高く、トランスモンの状態遷移によって制限される高忠実度測定が可能であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.2808291856283103
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: High-fidelity quantum non-demolition qubit measurement is critical to error correction and rapid qubit feedback in large-scale quantum computing. High-fidelity readout requires passing a short and strong pulse through the qubit's readout resonator, which is then processed by a sufficiently high bandwidth, high saturation power, and quantum-limited amplifier. We have developed a design pipeline that combines time-domain simulation of the un-truncated device Hamiltonian, fabrication constraints, and maximization of saturation power. We have realized an amplifier based on a modified NIST tri-layer Nb fabrication suite which utilizes an array of 25 radio frequency Superconducting QUantum Interference Devices (rf SQUIDs) embedded within a low-Q resonator powered by a high-power voltage pump delivered via a diplexer on the signal port. We show that, despite the intensity of the pump, the device is quantum-efficient and capable of high-fidelity measurement limited by state transitions in the transmon. We present experimental data demonstrating up to -91.2 dBm input saturation power with 20 dB gain, up to 28 MHz instantaneous bandwidth, and phase-preserving qubit measurements with 62% quantum efficiency.
• Abstract（参考訳）: 高忠実性量子非劣化量子ビット測定は、大規模量子コンピューティングにおける誤り訂正と迅速な量子ビットフィードバックに不可欠である。 高忠実な読み出しには、キュービットの読み出し共振器を通して短パルスと強いパルスを通過させ、十分な高帯域幅、高飽和電力、量子制限増幅器で処理する必要がある。 我々は,未処理デバイスであるハミルトンの時間領域シミュレーション,製造制約,飽和電力の最大化を組み合わせた設計パイプラインを開発した。 信号ポート上のディプレクサを介して供給される高出力電圧ポンプを駆動する低Q共振器内に埋め込まれた25個の高周波超電導QUantum Interference Devices (rf SQUIDs) のアレイを利用する改良NIST三層Nb製造スイートに基づく増幅器を実現した。 ポンプの強度にもかかわらず、この装置は量子効率が高く、トランスモンの状態遷移によって制限される高忠実度測定が可能であることを示す。 本研究では,最大出力-91.2dBmの入力飽和電力と20dBのゲイン,28MHzの即時帯域幅,および62%の量子効率を持つ位相保存量子ビット計測実験を行った。

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