論文の概要: A Traveling-Wave Parametric Amplifier and Converter

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.19476v1
• Date: Thu, 27 Jun 2024 18:39:53 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-01 18:41:35.473231
• Title: A Traveling-Wave Parametric Amplifier and Converter
• Title（参考訳）: トラベリングウェーブパラメトリック増幅器とコンバータ
• Authors: M. Malnou, B. T. Miller, J. A. Estrada, K. Genter, K. Cicak, J. D. Teufel, J. Aumentado, F. Lecocq,
• Abstract要約: 超伝導系では、量子ビットは通常、室温電子に到達する前に増幅しなければならないマイクロ波トーンの弱い共振器を探索することによって測定される。 超伝導パラメトリック増幅器は、主にノイズ性能が低く、量子限界に近づいたため、チェーンの最初の増幅器として広く採用されている。 ここでは、超伝導量子ビットを持つチップに集積可能な、単一でコンパクトな非磁性回路において、ブロードバンド前方増幅と後方分離の両方を実現するパラメトリック増幅器を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: High-fidelity qubit measurement is a critical element of all quantum computing architectures. In superconducting systems, qubits are typically measured by probing a readout resonator with a weak microwave tone which must be amplified before reaching the room temperature electronics. Superconducting parametric amplifiers have been widely adopted as the first amplifier in the chain, primarily because of their low noise performance, approaching the quantum limit. However, they require isolators and circulators to route signals up the measurement chain, as well as to protect qubits from amplified noise. While these commercial components are wideband and very simple to use, their intrinsic loss, size, and magnetic shielding requirements impact the overall measurement efficiency while also limiting prospects for scalable readout in large-scale superconducting quantum computers. Here we demonstrate a parametric amplifier that achieves both broadband forward amplification and backward isolation in a single, compact, non-magnetic circuit that could be integrated on chip with superconducting qubits. It relies on a nonlinear transmission line which supports traveling-wave parametric amplification of forward propagating signals, and isolation via frequency conversion of backward propagating signals. This kind of traveling-wave parametric amplifier and converter is poised to reduce the readout hardware overhead when scaling up the size of superconducting quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 高忠実度量子ビット測定は、全ての量子コンピューティングアーキテクチャにおいて重要な要素である。 超伝導系では、量子ビットは通常、室温電子に到達する前に増幅しなければならないマイクロ波トーンの弱い読み出し共振器を探索することによって測定される。 超伝導パラメトリック増幅器は、主にノイズ性能が低く、量子限界に近づいたため、チェーンの最初の増幅器として広く採用されている。 しかし、アイソレータや循環器は、測定チェーンに信号をルーティングし、量子ビットを増幅ノイズから保護する必要がある。 これらの商用コンポーネントは広帯域で非常に簡単に使用できるが、その固有の損失、サイズ、磁気シールド要件は全体的な測定効率に影響を与えるとともに、大規模超伝導量子コンピュータにおけるスケーラブルな読み出しの可能性を制限している。 ここでは、超伝導量子ビットを持つチップに集積可能な、単一でコンパクトな非磁性回路において、ブロードバンド前方増幅と後方分離の両方を実現するパラメトリック増幅器を示す。 これは、前方伝播信号の移動波パラメトリック増幅と後方伝播信号の周波数変換による分離をサポートする非線形伝送線路に依存している。 この種の移動波パラメトリック増幅器とコンバータは、超伝導量子コンピュータの規模を拡大する際に、読み出しハードウェアのオーバーヘッドを減らすことができる。

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