論文の概要: Observation and mitigation of microwave echoes from dielectric defects in Josephson traveling wave amplifiers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.00190v1
• Date: Fri, 28 Feb 2025 21:14:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-05 19:13:41.639518
• Title: Observation and mitigation of microwave echoes from dielectric defects in Josephson traveling wave amplifiers
• Title（参考訳）: ジョセフソン進行波増幅器における誘電体欠陥からのマイクロ波エコーの観測と緩和
• Authors: Matteo Boselli, Joel Grebel, Ambroise Peugeot, Rémy Dassonneville, Benjamin Huard, Audrey Bienfait,
• Abstract要約: Josephson-based Traveling Wave Parametric Amplifiers (JTWPA) は、量子限界に近い雑音を付加した記録帯域幅を示した。 本稿では,JTWPAが発するエコー信号の出現について報告する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Amplifying microwave signals with a noise close to the minimum imposed by quantum mechanics is now routinely performed with superconducting quantum devices. In particular, Josephson-based Traveling Wave Parametric Amplifiers (JTWPA) have shown record bandwidth with added noise close to the quantum limit. In this work, we report the appearance of echo signals emitted by JTWPAs driven by trains of high-power pulses exceeding their dynamical range. we explore the case of weak signals generated through high power pulses. By sending a train of such high-power pulses, beyond the 1 dB compression point of such amplifiers, we observe the appearance of echoes, solely due to the JTWPA. These echoes have micro-second coherence and we attribute their origin to microscopic defects in the amplifier dielectric layer. By analyzing the power and the coherence of the echo signal as a function of temperature, we estimate the dielectric loss brought by these defects, and their impact on the JTWPA quantum efficiency. We introduce a mitigation technique (BLAST) to prevent the appearance of these echoes, consisting in an additional high-power tone sent concurrently with each pulse. We demonstrate that it suppresses the spurious defect signals and we recover the typical gain and noise figure within 95% of their low-power values in 300 ns. These results can help to extend the use of JTWPAs in experiments where fast high-power sequences are necessary to generate weak microwave responses from the system under study, and also provide a path towards characterizing in-situ the dielectric losses of these devices.
• Abstract（参考訳）: 量子力学によって課される最小値に近い雑音でマイクロ波信号を増幅することは、現在、超伝導量子デバイスで日常的に行われている。 特に、ジョセフソンをベースとしたトラベリングウェーブパラメトリック増幅器(JTWPA)は、量子限界に近い雑音を付加した記録帯域幅を示した。 本研究では,JTWPAが発するエコー信号の出現について報告する。 高出力パルスによる弱い信号の 発生例を探る。 これらの増幅器の1dB圧縮点を超える高出力パルスの列車を送ることで、JTWPAのみによるエコーの出現を観察する。 これらのエコーはマイクロ秒コヒーレンスを有しており、その起源は増幅誘電体層の微細な欠陥によるものと考えられる。 エコー信号のパワーとコヒーレンスを温度関数として解析することにより、これらの欠陥による誘電損失とJTWPA量子効率への影響を推定する。 本稿では,各パルスに同時に送信される高出力トーンを付加して,これらのエコーの出現を防止するための緩和技術(BLAST)を提案する。 我々は,300nsの低消費電力値の95%以内において,スプリアス欠陥信号を抑圧し,典型的な利得と雑音像を復元することを示した。 これらの結果は、研究中のシステムから弱いマイクロ波応答を生成するために高速な高出力シーケンスが必要である実験において、JTWPAの使用を拡大するのに役立ち、また、これらのデバイスの誘電損失をその場で特徴づける道を提供する。

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