論文の概要: Experimental Demonstration of a Balanced Travelling Wave Parametric Amplifier
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.23810v1
- Date: Fri, 16 Oct 2026 17:33:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-20 00:56:08.03832
- Title: Experimental Demonstration of a Balanced Travelling Wave Parametric Amplifier
- Title（参考訳）: 平衡進行波パラメトリック増幅器の実験的実証
- Abstract要約: 超伝導トラベル波パラメトリック増幅器(TWPA)はブロードバンドゲイン、低付加雑音、高ダイナミックレンジを提供する。
しかし、多くの場合、TWPAの有用な帯域幅は、画像周波数でのアイドル音の生成によって制限される。
3WMのTWPAで利用できる即時画像退避帯域を2倍にするバランスの取れたアーキテクチャを実験的に実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Superconducting travelling-wave parametric amplifiers (TWPAs) provide broadband gain, low added noise, and high dynamic range, making them attractive for applications requiring wide instantaneous bandwidth. This is crucial for amplifying multiplexed narrow band signals spread over a wide frequency range, such as qubit resonator arrays, or amplifying inherently wide band signals, such as in spectrometers or radiometers. In many cases, however, the useful bandwidth of a TWPA is limited by the production of the idler tone at an image frequency. For three-wave-mixing (3WM) TWPAs, for example, an input signal at $f_s$ is indistinguishable from one at $f_p - f_s$, which can produce spectral ambiguity when the input spectrum is broadband or not known in advance. We experimentally demonstrate a balanced architecture that doubles the instantaneous image-rejected bandwidth available to a 3WM TWPA by spatially separating the amplified signal from the output pump and generated idler, which resolves the sideband degeneracy. The architecture consists of two amplifiers connected between a pair of 180$^{\circ}$ hybrid couplers, with the signal and pump injected and output through the sum and difference ports, respectively. Using two kinetic-inductance TWPAs, we demonstrate approximately 20 dB of signal gain across nearly an octave of bandwidth, together with pump rejection below --20 dB and an average image rejection of approximately --15 dB over the operating band. These results establish balanced TWPAs as a practical approach to broadband parametric amplification, enabling improved contamination free bandwidth and eliminating the need for complex filtering.
- Abstract（参考訳）: 超伝導トラベル波パラメトリック増幅器(TWPA)は、ブロードバンドゲイン、低付加雑音、高ダイナミックレンジを提供するため、広範囲の瞬時帯域を必要とするアプリケーションにとって魅力的である。
これは、クビット共振器アレイのような広い周波数範囲に広がる多重化狭帯域信号の増幅や、分光計やラジオメータのような本質的に広い帯域信号の増幅に不可欠である。
しかし、多くの場合、TWPAの有用な帯域幅は、画像周波数でのアイドル音の生成によって制限される。
例えば3波混合(3WM)TWPAでは、$f_s$の入力信号と$f_p〜f_s$の入力信号とが区別不能であり、入力スペクトルがブロードバンドである場合や予め知られていない場合にはスペクトル曖昧性を生成することができる。
出力ポンプから増幅された信号を空間的に分離してアイドラーを生成することで、3WM TWPAで利用できる即時画像退避帯域を2倍にするバランスの取れたアーキテクチャを実験的に実証し、サイドバンドの縮退を解消する。
アーキテクチャは180$^{\circ}$ハイブリッドカプラの間に接続された2つの増幅器で構成され、それぞれ信号とポンプが注入され、合計と差分ポートを介して出力される。
2つの動力学的インダクタンスTWPAを用いて、約20dBの信号ゲインと、 --20dB以下のポンプリジェクションと、約 --15dBの動作帯域における平均画像リジェクションを実証した。
これらの結果は、ブロードバンドパラメトリック増幅の実践的アプローチとしてバランスの取れたTWPAを確立し、汚染のない帯域幅の改善と複雑なフィルタリングの必要性を排除した。
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