論文の概要: DC-powered broadband quantum-limited microwave amplifier
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.19902v1
- Date: Mon, 22 Dec 2025 22:07:08 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-24 19:17:49.674403
- Title: DC-powered broadband quantum-limited microwave amplifier
- Title（参考訳）: DC方式ブロードバンド量子制限型マイクロ波増幅器
- Authors: N. Nehra, N. Bourlet, A. H. Esmaeili, B. Monge, F. Cyrenne-Bergeron, A. Paquette, M. Arabmohammadi, A. Rogalle, Y. Lapointe, M. Hofheinz,
- Abstract要約: dcで駆動するブロードバンド増幅器は、量子限界の0.2光子以内で動作する。
ICTAは、3.5GHz帯域で13dBの平均ゲインを提供する。
- 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: Fast, high-fidelity, single-shot readout of superconducting qubits in quantum processors demands quantum-limited amplifiers to preserve the optimal signal-to-noise ratio. Typically, quantum-limited amplification is achieved with parametric down-conversion of a strong pump tone, which imposes significant hardware overhead and severely limits scalability. Here, we demonstrate the first DC-powered broadband amplifier operating within 0.2 photons of the quantum limit. Our impedance-engineered Inelastic Cooper-pair Tunneling Amplifier (ICTA)-a voltage-biased SQUID in which Cooper pairs tunnel inelastically by emitting signal-idler photon pairs-operates in reflection, delivering 13 dB of average gain across a 3.5 GHz bandwidth in a single stage. Semiclassical simulations accurately predict the gain and saturation power, enabling further design improvements. By eliminating the pump-tone infrastructure, the broadband ICTA promises to dramatically reduce the hardware complexity of quantum-limited amplification in superconducting quantum processors.
- Abstract（参考訳）: 量子プロセッサにおける超伝導量子ビットの高速かつ高忠実で単発の読み出しは、最適な信号対雑音比を維持するために量子制限増幅器を必要とする。
通常、量子制限増幅は、強力なポンプトーンのパラメトリックダウンコンバージョンによって達成される。
ここでは、量子限界の0.2光子以内で動作させる最初のDC方式ブロードバンド増幅器を実演する。
我々のインピーダンス工学的非弾性クーパー対トンネル増幅器(ICTA)-クーパーが反射中に信号イドラー光子対を出力して非弾性にトンネルをペアリングし、3.5GHz帯の平均利得13dBを実現する電圧バイアス型SQUID。
半古典シミュレーションは利得と飽和力を正確に予測し、さらなる設計改善を可能にする。
ポンプ-トーンのインフラをなくすことにより、ブロードバンドICTAは超伝導量子プロセッサにおける量子制限増幅のハードウェア複雑さを劇的に減らすことを約束する。
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