論文の概要: Performance enhancement in Josephson traveling wave parametric amplifiers by tailoring the relative distance between junctions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.07292v1
- Date: Mon, 08 Sep 2025 23:53:31 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-10 14:38:27.152081
- Title: Performance enhancement in Josephson traveling wave parametric amplifiers by tailoring the relative distance between junctions
- Title（参考訳）: 接合間の相対距離を調整したジョセフソン走行波パラメトリック増幅器の性能向上
- Authors: M. A. Gali Labarias, T. Yamada, Y. Nakashima, Y. Urade, J. Claramunt, K. Inomata,
- Abstract要約: 最適サブユニットセルサイズ比は利得と帯域幅の両方を最大化するが、等間隔のジャンクションは最小性能を提供する。
本手法は共振位相マッチングと組み合わせることで,1998年接合の4GHz帯において29dB以上の理想的な利得を予測できることを示す。
- 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: Josephson traveling wave parametric amplifiers with heterogeneously spaced junctions are theoretically investigated. We consider unit cells with three junctions and characterize their interaction by spatially displaced fields defined by node fluxes. To solve this problem we define the system action and apply the variational principle to obtain the static action, which determines the equations of motion. This work shows that gain and bandwidth can be increased by modifying the relative distance between junctions within the same unit cell, thus increasing the effective nonlinear interaction. We find an optimal sub-unit-cell size ratio, which maximizes both gain and bandwidth, while equally spaced junctions offer minimum performance. Even though this method does not rely on phase-matching, the same device can operate at different pump frequencies, it requires a very large number of JJs to achieve gains above 20 dB. We show that this method can be combined with resonant-phase matching and predicts an ideal gain above 29 dB on a 4 GHz bandwidth with 1998 junctions. Despite possible challenges fabricating devices at the optimal sub-unit-cell size with current technologies, substantial gain increase can still be achieved at sub-optimal sizes.
- Abstract（参考訳）: ジョゼフソン進行波パラメトリック増幅器とヘテロジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジニジ
3つの接合を持つ単位セルを考察し、その相互作用をノード束によって定義された空間的変位場によって特徴づける。
この問題を解決するために、システムアクションを定義し、変動原理を適用して、運動方程式を決定する静的アクションを得る。
この研究は、同一単位セル内の接合間の相対距離を変更することにより、利得と帯域幅が増大し、効果的な非線形相互作用が増加することを示す。
最適サブユニットセルサイズ比は利得と帯域幅の両方を最大化するが、等間隔のジャンクションは最小性能を提供する。
この方法は位相マッチングに依存しないが、同じデバイスが異なるポンプ周波数で動作可能であるため、20dB以上の利得を得るためには、非常に多くのJJが必要である。
本手法は共振位相マッチングと組み合わせることで,1998年接合の4GHz帯において29dB以上の理想的な利得を予測できることを示す。
現在の技術で最適なサブユニットセルサイズでデバイスを製造することの難しさにもかかわらず、サブ最適サイズではかなりの増加が達成できる。
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