論文の概要: High-Efficiency, Low-Loss Floquet-mode Traveling Wave Parametric Amplifier
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.11812v2
- Date: Tue, 15 Apr 2025 19:45:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-17 14:36:06.302472
- Title: High-Efficiency, Low-Loss Floquet-mode Traveling Wave Parametric Amplifier
- Title（参考訳）: 高効率低損失フロケットモードトラベリング波パラメトリック増幅器
- Authors: Jennifer Wang, Kaidong Peng, Jeffrey M. Knecht, Gregory D. Cunningham, Andres E. Lombo, Alec Yen, Daniela A. Zaidenberg, Michael Gingras, Bethany M. Niedzielski, Hannah Stickler, Katrina Sliwa, Kyle Serniak, Mollie E. Schwartz, William D. Oliver, Kevin P. O'Brien,
- Abstract要約: 第1Floquetモード走行波パラメトリック増幅器(Floquet TWPA)の実験的検討を行った。
Floquet TWPAは、ほぼ量子制限ノイズ性能、最小散逸、ブロードバンド動作を実現する。
これらの汎用Floquet TWPAは、大規模量子システムにおける高速かつ高忠実な多重化読み出しに適している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.8846025204068835
- License:
- Abstract: Advancing fault-tolerant quantum computing and fundamental science necessitates quantum-limited amplifiers with near-ideal quantum efficiency and multiplexing capability. However, existing solutions typically achieve one at the expense of the other. In this work, we experimentally demonstrate the first Floquet-mode traveling-wave parametric amplifier (Floquet TWPA), which achieves nearly quantum-limited noise performance, minimal dissipation, and broadband operation, breaking the presumption that broadband amplifiers introduce higher noise. We achieve a system measurement efficiency of $65.1\pm5.8\%$ when measuring a superconducting qubit, which to our knowledge is the highest-reported in a superconducting qubit readout experiment utilizing phase-preserving amplifiers. Our device exhibits $>20$-dB amplification over a $3$-GHz instantaneous bandwidth, $<\!0.5\,$-dB average in-band insertion loss, and the highest reported intrinsic quantum efficiency for a TWPA of $92.1\pm7.6\%$, relative to an ideal phase-preserving amplifier. Fabricated in a superconducting qubit process, these general-purpose Floquet TWPAs are suitable for fast, high-fidelity multiplexed readout in large-scale quantum systems and future monolithic integration with quantum processors.
- Abstract（参考訳）: フォールトトレラント量子コンピューティングと基礎科学の進歩は、ほぼ理想的量子効率と多重化能力を持つ量子制限増幅器を必要とする。
しかし、既存のソリューションは一般的に一方を犠牲にして一方を達成します。
本研究では、量子制限ノイズ性能、最小消音、ブロードバンド動作を実現し、ブロードバンド増幅器が高ノイズをもたらすという前提を破る最初のフロケットモード走行波パラメトリック増幅器(Floquet TWPA)を実験的に示す。
我々は,超伝導量子ビットの測定において,65.1\pm5.8\%のシステム測定効率を実現する。
当社のデバイスは、3ドル(約3万2000円)の即時帯域を20ドル(約3万2000円)で増幅しています。
0.5\,$-dBの平均バンド挿入損失は、理想位相保存増幅器と比較して、TWPAが92.1\pm7.6\%$の固有量子効率が最も高いと報告されている。
超伝導量子ビットプロセスで作製されたこれらの汎用Floquet TWPAは、大規模量子システムにおける高速で高忠実な多重読み出しと将来の量子プロセッサとのモノリシックな統合に適している。
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