論文の概要: Nonlinear Co-simulation for Designing Kinetic Inductance Parametric Amplifiers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.07816v1
• Date: Tue, 09 Sep 2025 14:53:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-10 14:38:27.365476
• Title: Nonlinear Co-simulation for Designing Kinetic Inductance Parametric Amplifiers
• Title（参考訳）: 非線形共シミュレーションによる動的インダクタンスパラメトリック増幅器の設計
• Authors: Likai Yang, Yufeng Wu, Chaofan Wang, Mingrui Xu, Hong X. Tang, Mohamed A. Hassan, Eric T. Holland,
• Abstract要約: キネティックインダクタンスパラメトリック増幅器(KIPA)は超伝導量子回路における小信号検出のために広く研究されている。 電磁(EM)と回路共振を用いた窒化ニオブナノワイヤを用いたKIPAのモデル化を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.1942987043283857
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Kinetic inductance parametric amplifiers (KIPAs) have been widely studied for small-signal detection in superconducting quantum circuits. In this work, we demonstrate the modeling of a niobium nitride nanowire based KIPA using electromagnetic (EM) and circuit co-simulation, and compare the outcomes with experimental results. EM analysis is first performed on the device layout, taking into account the linear part of the kinetic inductance. The results are then integrated into a harmonic balance circuit simulator, in which the current-dependent inductance is modeled by representing the nanowire as a nonlinear inductor. Both linear and nonlinear responses of the device, including temperature-dependent resonance spectra and parametric gain, are extracted and show good agreement with experiments. We further show that when the KIPA operates as a degenerate amplifier, its phase-sensitive behavior can be accurately reproduced by the simulation. Our technique can serve as a valuable enabler for the simulation and design of quantum parametric amplifiers and superconducting kinetic inductance devices.
• Abstract（参考訳）: キネティックインダクタンスパラメトリック増幅器(KIPA)は超伝導量子回路における小信号検出のために広く研究されている。 本研究では、電磁(EM)と回路共シミュレーションによる窒化ニオブナノワイヤを用いたKIPAのモデル化を実証し、実験結果と比較する。 EM解析はデバイスレイアウト上で最初に行われ、運動インダクタンスの線形部分を考慮した。 結果は調和平衡回路シミュレータに統合され、ナノワイヤを非線形インダクタとして表現することで電流依存インダクタンスをモデル化する。 温度依存性共鳴スペクトルとパラメトリックゲインを含む装置の線形および非線形応答を抽出し,実験と良好な一致を示した。 さらに、KIPAが縮退増幅器として動作する場合、その位相感受性挙動をシミュレーションにより正確に再現可能であることを示す。 本技術は,量子パラメトリック増幅器と超伝導動インダクタンス装置のシミュレーションと設計に有用なイネーブラーとして機能する。

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