論文の概要: Kinetic inductance traveling wave amplifier designs for practical microwave readout applications
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.11354v2
- Date: Tue, 19 Mar 2024 03:08:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-20 12:44:53.224479
- Title: Kinetic inductance traveling wave amplifier designs for practical microwave readout applications
- Title（参考訳）: マイクロ波リードアウト応用のための動インダクタンス進行波増幅器の設計
- Authors: A. Giachero, M. Visser, J. Wheeler, L. Howe, J. Gao, J. Austermann, J. Hubmayr, A. Nucciotti, J. Ullom,
- Abstract要約: チタン窒化ニオブ(NbTiN)をパラメトリック増幅に用いる速度インダクタンストラベリング波増幅器
これらのデバイスは、約5.5-7.25GHzの3dB帯域を持つ10dB以上のゲインを示す。
我々はNbTiN伝送路のインピーダンスミスマッチを観察するが、これは利得リップルの大半の源である可能性が高い。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: A Kinetic Inductance Traveling Wave amplifier (KIT) utilizes the nonlinear kinetic inductance of superconducting films, particularly Niobium Titanium Nitride (NbTiN), for parametric amplification. These amplifiers achieve remarkable performance in terms of gain, bandwidth, compression power, and frequently approach the quantum limit for noise. However, most KIT demonstrations have been isolated from practical device readout systems. Using a KIT as the first amplifier in the readout chain of an unoptimized microwave SQUID multiplexer coupled to a transition-edge sensor microcalorimeter we see an initial improvement in the flux noise. One challenge in KIT integration is the considerable microwave pump power required to drive the non-linearity. To address this, we have initiated efforts to reduce the pump power by using thinner NbTiN films and an inverted microstrip transmission line design. In this article, we present the new transmission line design, fabrication procedure, and initial device characterization -- including gain and added noise. These devices exhibit over 10 dB of gain with a 3 dB bandwidth of approximately 5.5-7.25 GHz, a maximum practical gain of 12 dB and typical gain ripple under 4 dB peak-to-peak. We observe an appreciable impedance mismatch in the NbTiN transmission line, which is likely the source of the majority of the gain ripple. Finally we perform an initial noise characterization and demonstrate system-added noise of three quanta or less over nearly the entire 3 dB bandwidth.
- Abstract（参考訳）: 動的誘導波増幅器(KIT)は超伝導薄膜、特に窒化ニオブ(NbTiN)の非線形動的インダクタンスを利用してパラメトリック増幅を行う。
これらの増幅器は利得、帯域幅、圧縮電力の点で顕著な性能を発揮し、ノイズの量子限界に頻繁に接近する。
しかしながら、ほとんどのKITデモは、実用的なデバイス読み取りシステムから分離されている。
過渡端センサマイクロカロリメータに結合した非最適化マイクロ波SQUID多重回路のリードアウトチェーンの最初の増幅器としてKITを用いると,フラックスノイズの初期改善が見られる。
KIT統合の課題の1つは、非線形性を動かすのに必要な相当なマイクロ波ポンプパワーである。
そこで我々は,より薄いNbTiN膜と逆マイクロストリップ伝送線路の設計を用いて,ポンプ電力の低減に努めた。
本稿では、ゲインや付加ノイズを含む新しい伝送線路設計、製造手順、初期装置の特性について述べる。
これらのデバイスは、約5.5-7.25GHzの3dB帯域を持つ10dB以上の利得を示し、実用的利得は12dB、典型的な利得リップルは4dBピークからピークまでである。
我々はNbTiN伝送路のインピーダンスミスマッチを観察するが、これは利得リップルの大半の源である可能性が高い。
最後に,3dB帯域のほぼ全帯域で3量子以下のシステム付加雑音を実演する。
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