論文の概要: Josephson Traveling-Wave Parametric Amplifier with Inverse Kerr Phase Matching
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.17039v1
- Date: Tue, 22 Jul 2025 21:53:29 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-24 22:33:14.785599
- Title: Josephson Traveling-Wave Parametric Amplifier with Inverse Kerr Phase Matching
- Title（参考訳）: 逆カー位相マッチングを用いたジョセフソントラベリングパラメトリック増幅器
- Authors: M. T. Bell,
- Abstract要約: 超伝導進行波パラメトリック増幅器(TWPA)は、高汎用デバイスとして登場している。
この技術の主な課題は、低騒音性能を維持しながら、最小利得リップルで十分な利得を達成することである。
本稿では,TWPAにおける逆Kerr位相マッチング手法の実験的検討を行った。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Superconducting traveling-wave parametric amplifiers (TWPA) have emerged as highly versatile devices, offering broadband amplification with quantum-limited noise performance. They hold significant potential for addressing the readout bottleneck in prototype quantum computers, enabling scalability. Key challenges with this technology include achieving sufficient gain with minimal gain ripple while maintaining low noise performance. Efficient phase matching between a weak signal and a strong pump over the entire length of the TWPA is critical to overcoming these challenges. We present an experimental demonstration of the inverse Kerr phase matching technique in a TWPA, first proposed in Ref. Phys. Rev. Appl. 4, 024014. This method addresses several limitations of conventional dispersion engineering approaches of phase matching in the four-wave mixing parametric process in TWPAs. Most notably the existence of an unusable region of gain near the pump frequency which typically corresponds to the region of most optimal phase matching and maximum gain. The inverse Kerr phase matching approach, allows for greater frequency separation between the region of optimal gain and pump, \textit{in situ} tunability of the pump, minimal gain ripple, and a compact footprint which reduces losses. A TWPA employing the inverse Kerr phase matching technique experimentally demonstrated 20 dB of gain over a 3 GHz instantaneous bandwidth, with a tunable bandwidth of 8 GHz, minimal gain ripple, and near quantum-limited noise performance, with 1.5 photons of added noise.
- Abstract（参考訳）: 超伝導進行波パラメトリック増幅器(TWPA)は、量子制限ノイズ性能を備えたブロードバンド増幅を提供する、高汎用デバイスとして登場している。
それらは、プロトタイプ量子コンピュータの読み出しボトルネックに対処する大きな可能性を秘めており、スケーラビリティを可能にしている。
この技術の主な課題は、低騒音性能を維持しながら、最小利得リップルで十分な利得を達成することである。
弱い信号と強いポンプのTWPA全体に対する効率的な位相マッチングは、これらの課題を克服するために重要である。
本稿では,Ref で最初に提案された TWPA における逆Kerr 位相マッチング手法の実験実験について述べる。
Phys
Rev. Appl。
4,024014。
本手法は,TWPAの4波混合パラメトリックプロセスにおける相整合の従来の分散工学手法のいくつかの制限に対処する。
最も顕著なのは、ポンプ周波数付近に使用不能な利得領域が存在し、これは典型的には最も最適な位相マッチングと最大利得の領域に対応する。
逆カー位相整合法は、最適利得とポンプの領域のより広い周波数分離、ポンプの \textit{in situ} チューナビリティ、最小利得リップル、損失を低減するコンパクトフットプリントを可能にする。
逆カー位相マッチング技術を用いたTWPAは、可変帯域幅8GHz、最小利得リップル、量子制限ノイズ性能1.5光子を含む3GHzの即時帯域で20dBのゲインを実験的に実証した。
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