論文の概要: Gain compression in Josephson Traveling-Wave Parametric Amplifiers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.03022v1
- Date: Wed, 05 Feb 2025 09:25:35 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-06 14:24:19.676544
- Title: Gain compression in Josephson Traveling-Wave Parametric Amplifiers
- Title（参考訳）: ジョセフソントラベリング波パラメトリック増幅器のゲイン圧縮
- Authors: Gwenael Le Gal, Guilliam Butseraen, Arpit Ranadive, Giulio Cappelli, Bekim Fazliji, Edgar Bonet, Eric Eyraud, Luca Planat, Nicolas Roch,
- Abstract要約: 4波混合プロセスに基づくジョセフソン走行波パラメトリック増幅器におけるゲイン圧縮の実験的検討を行った。
以上の結果から, 利得圧縮時にポンプの劣化が生じることが示唆されたが, TWPAの飽和に関与するメカニズムはそれだけではない。
本研究は、多重量子ビット読み出しやブロードバンド光子放出など、高い入力パワーを必要とするアプリケーションに対して、TWPAを最適化するための貴重な洞察を提供する。
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- Abstract: Superconducting traveling-wave parametric amplifiers (TWPAs) are increasingly used in various applications, including quantum computing, quantum sensing, and dark matter detection. However, one important characteristic of these amplifiers, gain compression, has not received much attention. As a result, there is a lack of comprehensive experimental exploration of this phenomenon in the existing literature. In this study, we present an experimental investigation of gain compression in a Josephson traveling-wave parametric amplifier based on a four-wave mixing process. We have implemented a novel setup to monitor the complex transmission of both the pump and signal tones, which allows us to simultaneously track pump depletion and signal amplification as functions of signal power and frequency across the entire bandwidth of the device. Our findings indicate that, while pump depletion occurs during gain compression, it is not the only mechanism involved in the saturation of a TWPA. Power-induced phase-matching processes also take place within the device. This study provides valuable insights for optimizing TWPAs for applications that require high total input power, such as multiplexed qubit readout or broadband photon emission.
- Abstract（参考訳）: 超伝導進行波パラメトリック増幅器(TWPA)は、量子コンピューティング、量子センシング、暗黒物質検出など、様々な用途でますます利用されている。
しかし、これらの増幅器の1つの重要な特性、すなわちゲイン圧縮は、あまり注目されていない。
その結果、既存の文献では、この現象の包括的な実験的調査は行われていない。
本研究では,4波混合プロセスに基づくジョセフソン走行波パラメトリック増幅器におけるゲイン圧縮の実験的検討を行った。
我々は、ポンプの劣化と信号増幅を信号パワーと周波数の関数として同時に追跡できる、ポンプと信号のトーンの両方の複雑な伝達を監視するための新しいセットアップを実装した。
以上の結果から,Greg圧縮時にポンプの劣化が生じるが,TWPAの飽和に関与するメカニズムはそれだけではないことが示唆された。
パワー誘起の位相マッチングプロセスもデバイス内で行われる。
本研究は、多重量子ビット読み出しやブロードバンド光子放出など、高い入力パワーを必要とするアプリケーションに対して、TWPAを最適化するための貴重な洞察を提供する。
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