Traveling Wave Parametric Amplifier based on a chain of Coupled Asymmetric SQUIDs
提出了一种由耦合的非对称超导量子干涉器件链构成的传输线构成的行波参量放大器。这种传输线的独特性质是其非线性可以用外部磁通量来调谐，甚至可以改变符号。传输线的这一特征可用于在简并四波混频过程中执行相位匹配，该过程可用于在存在强泵浦的情况下对弱信号进行参量放大。TWPA设计的数值模拟已经表明，通过调谐，可以实现相位匹配，并且可以实现作为传输线长度的函数的指数增益。所提出的设计的灵活性可以实现：紧凑的TWPA小于211个单元，信号增益大于20 dB，3 dB带宽大于5.4 GHz，饱和功率高达-98 dBm。这种放大器设计非常适合于量子线路或天文探测器的多路复用读出，其紧凑的配置可以促进片上实现。
2015-09-15 cond-mat.supr-con
Low-dissipating push-pull SQUID amplifier for TES detector readout
我们建议SQUID放大器配置用于毫开尔文制冷机的冷却功率是有限的，因此需要高功率效率。该配置在AB类而不是传统的A类中操作SQUID。在T = 4.2 K的原理论证。
2018-10-10 astro-ph.IM cond-mat.supr-con physics.ins-det
A widely tunable parametric amplifier based on a SQUID array resonator
我们利用传输线谐振器制作了一个约瑟夫森参量放大器，该谐振器的内导体由串联SQUID阵列制成。通过改变通过SQUID回路的磁通量，我们能够调整电路的谐振频率，并一致地调整放大频带的中心，在4和7.8 GHz之间。我们观察到放大器的增益高达28 dB，并推断它增加了不到两倍的输入真空噪声。
2007-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
The pumpistor: a linearized model of a flux-pumped SQUID for use as a negative-resistance parametric amplifier
我们描述了一个磁通驱动SQUID的电路模型。这有助于深入了解这些器件如何作为参量放大器中的有源元件。关键的概念是磁通泵SQUID中的频率混合允许出现有效的负电阻。在这里处理的三波简并情况下，仅在允许的输入信号相位的一定范围内出现负电阻。这个模型很容易适用于更复杂电路的可测试预测。
2013-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
High-gain weakly nonlinear flux-modulated Josephson parametric amplifier using a SQUID-array
我们研制了一种基于超导集总电感LC谐振器的高增益量子限幅微波参量放大器，该谐振器由8个超导量子干涉器件（SQUID）组成。该放大器通过以两倍于谐振器频率调制穿过SQUID的通量来参数泵浦。在5 GHz附近，非简并工作模式下，最大增益为31 dB，乘积幅度增益×带宽大于60 MHz，在20 dB增益下，1 dB压缩点为-123 dBm。相敏放大-去放大也在退化模式下测量，并产生37 dB的最大增益。由于SQUID阵列的非线性较小，所获得的压缩点比具有相同电感的单个SQUID所获得的压缩点高18 dB。
2014-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Flux-driven Josephson parametric amplifier
我们研制了一种约瑟夫森参量放大器，它由超导共面波导谐振腔和超导量子干涉器件组成。外部场（泵浦，$\sim 20$ GHz）调制穿过dc SQUID的通量，从而调制腔场（信号，$\sim 10$ GHz）的谐振频率，这导致参数信号放大。我们在不同的波段中心操作放大器，并观察到放大（最大17 dB）和去放大取决于泵浦和信号之间的相对相位。噪声温度小于0.87K。
2008-08-10 cond-mat.supr-con
Superconducting Quantum Interference Device Amplifiers with over 27 GHz of Gain-Bandwidth Product Operated in the 4 GHz--8 GHz Frequency Range
我们描述的放大器的性能在4 GHz-8 GHz的范围内使用直流超导量子干涉器件（DC SQUID）的集总元件配置。我们使用外部阻抗Transformers将电源耦合到DC SQUID中或从DC SQUID中耦合出来。通过选择合适的耦合电容值，谐振器长度和输出元件值，我们已经证明了有用的增益在几个频率范围内具有不同的带宽，显示超过27 GHz的功率增益带宽产品。在这项工作中，我们描述了我们的设计为4 GHz-8 GHz的范围和目前的数据演示增益，带宽，动态范围和漂移特性。
2009-08-28 cond-mat.supr-con
Gain, directionality and noise in microwave SQUID amplifiers: Input-output approach
本文提出了一种基于直流SQUID的微波放大器分析的新理论框架。我们的分析适用于约瑟夫森结器件偏置在运行状态的输入输出理论推广。使用这种方法，我们表达的SQUID的高频动力学作为一个参与模式之间的散射。这使我们能够阐明增益作为偏置电流和输入频率的函数的固有非互易性。这种方法可以，在原则上，容纳任意数量的约瑟夫森谐波产生的运行状态的结。我们报告详细的计算，考虑到前几个谐波，提供简单的半定量结果，显示作为信号频率增加的函数的设备的增益，方向性和噪声的退化。我们还讨论了设备的性能和应用程序的基本限制，这种形式主义的实际设备。
2012-06-20 cond-mat.supr-con quant-ph
The Effect of Parameter Variations on the Performance of the Josephson Travelling Wave Parametric Amplifiers
对基于一维射频SQUID阵列的约瑟夫森行波参量放大器（JTWPA）的性能进行了仿真。与理想模型不同，在理想模型中，所有的SQUID被假定为是相同的，我们允许的变化的设备参数，如SQUID环的几何电感，对地电容，约瑟夫森结电容和临界电流。我们的模拟确认的负面影响的设备参数的变化，导致个别细胞之间的微波反射和偏移的磁通偏置从最佳点。最强的影响是由几何电感的变化，因为它改变波阻抗和磁通偏置。然而，最有害的是点缺陷，例如对地短路，使电路对微波不透明。这对制造过程提出了严格的要求，使其极具挑战性。我们强调在这些设备的参数传播的严格限制，同时也讨论了该计划的变化的鲁棒性
2021-12-14 cond-mat.supr-con
A near-field scanning SQUID microwave microscope
我们开发了一种扫描DC SQUID显微镜，具有新颖的读出电子器件，能够从50 MHz到200 MHz的宽带感测RF磁场，同时在kHz频率下提供闭环响应。为了克服传统闭环SQUID的20 MHz带宽限制，通量调制闭环同时锁定SQUID准静态通量并对SQUID进行通量偏置，以将RF通量放大到幅度上的$Φ_0/4$。用双锁定技术解调SQUID电压产生代表RF通量的幅度和相位的信号。对于77 K下的$YBa_2Cu_3O_7$双晶SQUID，这提供了80 dB的线性动态范围，在200 MHz下的通量噪声密度为4 $μΦ_0/\sqrt{Hz}$。我们描述的电子学性能和目前的图像为RF磁场的行波在共面波导，驻波在开路微带，和表面贴装器件天线。
2013-12-16 cond-mat.supr-con
Two SQUID amplifiers intended to alleviate the summing node inductance problem in multiplexed arrays of Transition Edge Sensors
由电流求和配置中的超导过渡边缘传感器构造的频域复用检测器阵列遭受求和节点的有限阻抗，该有限阻抗理想地应该为零。我们建议两个电路，以减轻影响。第一个电路使用电容谐振Transformer来增加TES信号的电压并减小TES信号的电流，以克服互连的寄生电感。在SQUID芯片上，发生向相反方向的阻抗变换。第二电路实现了具有比简单的T形接头更好的分支到分支隔离的功率组合器。两个SQUID设备已被设计和制造的电路的原理证明演示。
2018-10-22 astro-ph.IM cond-mat.supr-con physics.ins-det
Nonperiodic Flux to Voltage Conversion of an Arithmetic Series Array of dc SQUIDs
本文从理论上研究了<V>直流SQUID串联阵列的电压响应函数，其中基本直流SQUID回路的大小和方向可能不同。这种双结SQUID的串联阵列具有相对于外部磁场B的电压响应函数，其与具有相同回路面积的相应规则串联阵列的电压响应函数显著不同，同时保持大的电压摆幅以及低噪声水平。应用包括电流放大器和量子干涉滤波器的设计。
2000-06-05 cond-mat.supr-con
An rf-SQUID-based traveling-wave parametric amplifier with -84 dBm input saturation power across more than one octave bandwidth
本文实现了一种基于rf-SQUID的行波参量放大器，在3.5-8.5 GHz带宽内获得20 dB增益和-84 dBm饱和功率，比先前工作高十倍，并测得额外噪声为0.8-1.5光子。
2025-09-26 cond-mat.supr-con quant-ph
Phase sensitive amplification in a superconducting stripline resonator integrated with a dc-SQUID
我们利用超导带线谐振器包含一个DC-SQUID作为一个强互调放大器，表现出25 dB的信号增益和30 dB的相位调制。在互调放大阈值附近的时域中研究系统响应揭示了独特的噪声诱导尖峰行为。我们通过数值求解积分系统的运动方程定性地解释了这种响应。此外，采用该器件作为参量放大器，在生成的边带信号中产生38 dB的增益。
2008-11-16 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Dispersive magnetometry with a quantum limited SQUID parametric amplifier
目前，在测量和操纵纳米级磁体，特别是在量子相干制度的基本和技术的兴趣。为了观察这种系统的动态，人们需要一个磁强计，不仅具有特殊的灵敏度，而且还具有高增益，宽带宽和低反作用。我们展示了一个分散的磁强计组成的两个结SQUID并联集成，集总元件电容器。输入通量信号被编码为施加到磁力计的微波驱动音的相位调制，从而产生单个正交电压信号。对于强驱动功率，谐振器的非线性导致该信号的量子限制、相敏参量放大，这以带宽为代价提高了通量灵敏度。根据驱动器参数，器件性能范围从0.29 \textbf{} $μΦ_{0}$ Hz $^{-\frac{1}{2}}$和20 MHz信号带宽的有效通量噪声到0.14 $μΦ_{0}$ Hz $^{-\frac{1}{2}}$和0.6 MHz带宽的噪声。这些结果与我们的理论模型非常吻合。
2010-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Traveling-wave parametric amplifier based on three-wave mixing in a Josephson metamaterial
我们研制了一种三波混频的约瑟夫森行波参量放大器[A. B. Zorin，Phys. Rev. Applied 6，034006，2016]。该放大器由一个微波传输线形成的非滞后单结SQUID的串行阵列。这些SQUID是磁通偏置的方式，跨约瑟夫森结的相位降等于90度，并且SQUID回路中的持续电流等于约瑟夫森临界电流值。这种一维超材料具有最大的二次非线性和零三次（克尔）非线性。这种性质允许相位匹配和指数功率增益的传播微波发生在一个很宽的频率范围。我们报告了在T = 4.2 K的温度下对Nb三层样品进行的原理验证实验，这表明我们的实用宽带约瑟夫森参量放大器的概念是有效的，并且非常有希望实现量子限制操作。
2017-05-08 cond-mat.supr-con quant-ph
Flux-driven Josephson traveling-wave parametric amplifier
提出了一种由磁通量波驱动的行波参量放大器的概念。该电路由一个串行阵列的对称直流SQUID电感耦合到一个单独的超导LC传输线进行泵微波，从而信号和泵施加到不同的端口。所提出的三波混频放大器包括，首先，信号（空闲）波的可调相位速度，因此良好的相位匹配，在宽的频率范围内产生大的增益，其次，克服了泵浦耗尽问题。实验参数和特性的放大器进行了评估，并显示在量子信息单光子电路的应用前景。
2019-10-30 cond-mat.supr-con
Two stage superconducting quantum interference device amplifier in a high-Q gravitational wave transducer
我们报告的总噪声从感应运动传感器的引力波天线。该传感器使用两级SQUID放大器，噪声温度为1.1 mK，其中0.70 mK是由于SQUID芯片的反作用噪声。总噪声包括来自换能器质量的热噪声，其测量Q为2.60 X 10^6。噪声温度超过预期值3.5 μK 200倍，主要是由于SQUID输入端的电压噪声。被困在芯片上的磁通噪声被认为是最有可能的原因。
2000-01-26 cond-mat.supr-con gr-qc physics.ins-det
Multistability of a Josephson parametric amplifier coupled to a mechanical resonator
本文研究了约瑟夫森参量放大器（JPA）耦合到一个机械振荡器的动力学，如实现与直流超导量子干涉仪（SQUID）与嵌入式活动臂。我们分析了该系统的制度时，机械振荡器的频率是相当的幅度与SQUID的等离子体振荡。当纳米机械谐振器被驱动时，它强烈地影响JPA的动力学。我们发现，这种耦合可以大大修改的动力学JPA和诱导其多稳态，而不是常见的双稳态。如果考虑用于检测机械运动的JPA，则该分析是相关的。
2014-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson traveling-wave parametric amplifier with three-wave mixing
利用超导传输线中单结SQUID串联阵列的二次非线性特性，提出了行波约瑟夫森参量放大器的概念。施加到SQUID的外部磁通量使得可以有效地控制它们的电流-相位关系的形状，并且因此控制二次和三次（类克尔）非线性之间的平衡。该特性允许我们在有利的三波混频模式下操作，具有最小相位失配、功率增益对段数$N$的指数依赖性、大带宽、高动态范围、以及基本上分离的信号（$f_s$）和泵浦（$f_p$）频率服从关系式$f_s+f_i = f_p$，其中$f_i$是空闲频率。用典型的实验参数，$12$ GHz的泵浦频率和$N = 300$的放大器特性的估计在5.6 GHz的带宽中产生20 dB的平坦增益。
2016-09-19 cond-mat.supr-con quant-ph
Superconducting Low-Inductance Undulatory Galvanometer Microwave Amplifier
介绍了一种基于超导低感波动电流计（SLUG）的微波放大器。SLUG嵌入在微带谐振器中，信号电流直接注入器件环路。在30 mK下的测量结果显示，在3 GHz下增益为25 dB，在9 GHz下增益为15 dB。放大器的性能很好地描述了一个简单的数值模型的基础上的约瑟夫森结相位动力学。我们期望基于高临界电流结的优化器件在5-10 GHz的频率范围内实现大于15 dB的增益、数百MHz的带宽和一阶量子的附加噪声。
2011-09-23 cond-mat.supr-con quant-ph
Nanoscale High Transition Temperature Superconducting Quantum Interference Device Transimpedance Amplifier
随着量子电子学的发展，需要一系列重要的支持电子学来将这些新设备与我们的经典世界联系起来。在超导电子学的情况下，这是一个挑战，因为它们所基于的约瑟夫森结器件需要微小的电流脉冲来创建和操纵引导其操作的单通量量子。在通过大的温度梯度转换这些信号以连接到半导体部件时出现困难。在这项工作中，我们提出了纳米超导量子干涉器件（SQUID）的临界尺寸小到10 nm的高转变温度超导体YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$（YBCO）。我们将这些纳米SQUID与纳米隔离电感耦合控制线集成，以创建能够在非常宽的温度范围内进行跨阻抗转换的低功率超导输出驱动器。
2019-10-23 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Nb nano superconducting quantum interference devices with high spin sensitivity for operation in magnetic fields up to 0.5\,T
研究了基于Nb薄膜和HfTi势垒的过阻尼约瑟夫森结的微带型亚微米直流超导量子干涉器件的电输运和噪声特性。SQUID被设计用于在垂直于衬底平面施加的中间磁场$B$（数十mT）中操作时的最佳自旋灵敏度$S_μ^{1/2}$。我们迄今为止最好的SQUID可以在高达$B\approx\pm50\,\rm{mT}$的磁场中连续工作，均方根磁通噪声$S_{Φ,\rm w}^{1/2}\leq250\,\rm{nΦ_0/Hz^{1/2}}$处于白噪声状态，自旋灵敏度为$S_μ^{1/2}\leq29\,\rm{μ_B/Hz^{1/2}}$。此外，我们证明了在通量$S_{Φ,\rm w}^{1/2}\approx680\,\rm{nΦ_0/Hz^{1/2}}$和电子自旋$S_μ^{1/2}\approx79\,\rm{μ_B/Hz^{1/2}}$中具有高灵敏度的$B=0.5\,\rm{T}$中的操作。我们讨论了进一步提高nanoSQUID性能的策略。
2013-04-29 cond-mat.supr-con
Quasi-phasematching in a poled Josephson traveling-wave parametric amplifier with three-wave mixing
我们发展了准相位匹配（QPM）的概念，并将其应用于最近提出的具有三波混频（3WM）的约瑟夫森行波参量放大器（JTWPA）中。该放大器是基于一个梯形传输线组成的磁通偏置的射频SQUID的非线性是$χ^{(2)}$型。QPM是在3WM工艺中实现的，$ω_p=ω_s+ω_i$（其中$ω_p$、$ω_s$和$ω_i$分别是泵浦、信号和空闲频率），这是由于将JTWPA设计成包括这些SQUID的周期性反转组，这些SQUID反转非线性的符号。建模表明，JTWPA带宽相对较大（约为2.5 GHz）。$0.4ω_p$）和平坦模式，而不需要的模式，包括$ω_{2p}=2ω_p$、$ω_+=ω_p +ω_s$、$ω_- = 2ω_p - ω_s$等，在工程分散的帮助下被强烈抑制。
2021-06-01 cond-mat.supr-con physics.app-ph physics.ins-det
Bimodal Approach for Noise Figures of Merit Evaluation in Quantum-Limited Josephson Traveling Wave Parametric Amplifiers
超低噪声微波放大器的出现彻底改变了几个需要量子限制技术的研究领域。利用线性相位保持放大器的理论双峰描述，在本文中，我们分析了模型架构的一些固有特性（即，基于rf-SQUID的约瑟夫森行波参量放大器）在放大和噪声产生方面的关键案例研究输入状态（Fock和相干）。此外，我们提出了一个分析的输出信号时，热噪声波动的参数放大机制饲料的设备。
2021-12-29 cond-mat.supr-con
Highly-Linear Proximity-Based Bi-SQUID Operating above 4 K
NEST, Istituto Nanoscienze-CNR and Scuola Normale Superiore（意大利国家纳米科学研究所与比萨高等师范学院）；INFN Sezione di Pisa（意大利国家核物理研究所比萨分部）；Quantum and Nano Technology Group, School of Chemical Engineering, The University of Adelaide（阿德莱德大学化学工程学院量子与纳米技术小组）
本文展示了一种基于双环Bi-SQUID架构、采用三个超导-正常金属-超导（S-N-S）结的高度线性超导量子干涉器件放大器，在液氦温度下表现出尖锐、对称且高度线性的磁通-电压传递函数，单元件无杂散动态范围超过60 dB。
2025-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy of Er$^{3+}$:Y$_2$SiO$_5$ Using Josephson Bifurcation Amplifier: Observation of Hyperfine and Quadrupole Structures
通过观察可调谐约瑟夫森分叉放大器的直流超导量子干涉器（dc-SQUID）回路上感应的磁通变化，对掺Er $^{3+}$的Y $_2$ SiO $_5$晶体进行了磁场和频率可调谐电子顺磁共振谱研究。所观察到的光谱显示多个跃迁与模拟的能级，考虑到超精细和四极相互作用的$^{167}$铒同意。感测体积约为0.15 pl，并且我们推断的测量灵敏度（受外部通量噪声限制）对于1 s测量约为$1.5\times10^4$电子自旋。灵敏度值比使用dc-SQUID开关读出的类似方案好两个数量级。
2017-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson Amplifier for Qubit Readout
我们报告的测量约瑟夫森放大器（J-amp）适用于量子态量子比特读出在微波域。它由两个微带谐振器相交的约瑟夫森环调制器。理论分析表明，对于6.4GHz和8.1GHz的闲频和信号，最大增益约为20 dB，带宽为9 MHz，中心频率可调谐度约为60 MHz，增益超过10 dB。最大输入功率测量的J-放大器显示出相对较好的协议与理论预测。我们讨论了如何提高放大器的特性。
2011-10-25 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
A quantum model for rf-SQUIDs based metamaterials enabling 3WM and 4WM Travelling Wave Parametric Amplification
提出了单光子水平下约瑟夫森基超材料三波混频和四波混频的量子模型。所考虑的传输线，即行波约瑟夫森参量放大器（TWJPA），是由一串rf-SQUID组成的双极，其可以被直流电流或磁场偏置以激活3 WM或4 WM非线性。该模型利用哈密顿方法来分析确定的时间演化的系统都在海森堡和相互作用的图片。前者返回放大器增益的解析形式，而后者允许恢复多模态Fock和相干输入态的光子布居的概率分布与时间的关系。的超材料的非线性的依赖性的电路参数在一个集总模型框架，同时评估的实验条件对模型有效性的影响。
2021-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Negative-resistance models for parametrically flux-pumped superconducting quantum interference devices
利用快速振荡的磁通量调制的超导量子干涉仪（SQUID）可以作为参量放大器，提供增益而附加的噪声很小。在这里，我们开发线性化模型来描述参数磁通泵SQUID的阻抗。一个未抽运的SQUID作为一个电感，约瑟夫森电感，而一个磁通抽运的SQUID开发了一个额外的，平行的元素，我们已经创造了“泵电阻”。参量增益可以理解为泵浦电阻负电阻的结果。在简并情况下，增益对泵浦和信号之间的相对相位敏感。在非简并情况下，增益与相位无关。我们首先发展我们的模型在三波和四波的情况下，其中泵浦频率是两倍或等于信号频率，分别为简并参量泵浦。然后，我们推导出表达式的非简并的情况下，泵频率是不是信号频率的倍数，在那里它变得有必要考虑闲频音的发展。对于非简并三波的情况下，我们提出了一个直观的图片包含一个磁通泵SQUID在信号频率的电流取决于负载阻抗在空闲频率的参数放大器。这种理解提供了洞察力和容易测试的预测电路含有磁通泵SQUID。
2013-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dispersive readout of a flux qubit at the single photon level
超导通量量子位感应耦合到超导量子干涉装置（SQUID）磁力计，电容分流以形成1.294 GHz谐振器。量子位态依赖的谐振器频率用微波信号弱探测，并用微带SQUID放大器检测。在平均谐振器占用$\bar{n}$ = 1.5个光子时，读出可见度比使用低温半导体放大器的读出可见度增加4.5倍。随着$\bar{n}$从0.008增加到0.1，没有观察到$T_1$的减少，这可能能够连续监测量子位状态。
2012-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Readout of a quantum processor with high dynamic range Josephson parametric amplifiers
我们展示了一个高动态范围的约瑟夫森参量放大器（JPA），其中的有源非线性元件是使用一个阵列的rf-SQUID。该器件通过Klopfenstein锥形阻抗Transformer与50 $Ω$环境相匹配，带宽为250-300 MHz，20 dB增益时输入饱和功率高达-95 dBm。使用54量子位Sycamore处理器对这些器件进行基准测试，提供读出功率的校准、放大器附加噪声的估计以及与具有单个dc-SQUID的标准阻抗匹配参量放大器进行比较的平台。我们发现，高功率rf-SQUID阵列设计对系统噪声、读出保真度或量子位失相没有不利影响，并且我们估计放大器增加的噪声的上限为量子极限的1.6倍。最后，具有这种设计的放大器没有显示出由于增益压缩而导致的读出保真度的降低，而增益压缩可能发生在具有传统JPA的多音复用读出中。
2022-11-23 cond-mat.supr-con physics.app-ph quant-ph
DC and RF Measurements of Serial Bi-SQUID Arrays
SQUID阵列是低剖面天线和低噪声放大器应用的有希望的候选者。我们提出的集成电路设计和直流和射频测量的宽带串行阵列的基础上集成的线性双SQUID细胞形成超导量子干涉滤波器（双SQUID SQIF）。描述了串行阵列设计的各种配置。分析和比较了所测得的线性度、功率增益和噪声温度。实验结果与数学模型的结果相吻合。双SQUID SQIF阵列串联安装在共面波导中，并对称接地到共面波导的相应侧。RF输出来自中央公共线，该公共线也用于DC偏置并形成对称平衡输出。信号和DC通量偏置线被设计为以双向方式在每个双SQUID单元上平行通过的共面线，其将磁通量集中在每个单元内部。使用标准HYPRES铌4.5 kA/cm 2制造工艺在5 mm x 5 mm芯片上制造串行双SQUID SQIF阵列。
2012-12-16 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Symmetric Traveling Wave Parametric Amplifier
利用对称射频SQUID的新概念，研制了一种基于三波混频的对称行波参量放大器（STWPA），并进行了实验测试。这允许通过施加外部电流来完全控制STWPA的二阶和三阶非线性。以这种方式，可以达到最佳偏置点，同时考虑相位失配和泵浦耗尽最小化。该结构在4.2K下进行了测试，显示出4GHz的带宽和17dB的最大估计增益。STWPA也表现出极大的灵活性，允许上下变频混频器操作和射频控制开关。
2019-04-21 cond-mat.supr-con physics.app-ph quant-ph
Simulation framework for microwave SQUID multiplexer optimization
到目前为止，微波SQUID复用器的性能预测和优化主要是基于简单的近似分析模型和实验结果。这是由基础物理的复杂性以及操作和读出参数的复杂性引起的。由于简化的描述永远无法解释真实器件中发生的所有潜在效应，我们开发了一个软件框架来模拟微波SQUID多路复用器的特性和性能。我们的模拟框架是一个强大的工具，以指导理解和优化微波SQUID多路复用器和其他相关器件。它包括常见的读出方案，如开环或磁通斜坡调制读出以及约瑟夫森隧道结的非线性行为。此外，它占的非零响应时间的超导微波谐振器具有高负载的品质因数，以及最显着的噪声贡献，如放大器噪声，谐振器噪声以及SQUID噪声。与简单的分析方法相比，这最终导致对器件性能的预测明显更好。使用模拟框架，我们讨论了第一步对一个完整的微波SQUID多路复用器的优化，并强调了一些其他的应用程序，我们的模拟框架可以用于。
2023-01-10 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Resonant Readout of a Persistent Current Qubit
我们已经实现了一个谐振电路，使用SQUID作为磁通敏感约瑟夫森电感器的量子位读出。与传统的开关电流测量相比，当SQUID切换到电压状态时会产生不希望的准粒子，我们的方法在测量过程中保持读出SQUID沿超导支路偏置。通过将SQUID电感器并入高Q谐振电路中，我们可以通过观察幅度和相位谱的谐振频率的偏移来区分铌持续电流（PC）量子比特的两种通量状态。读出电路的特点是在非线性制度，以研究其潜在的使用作为一个非线性放大器。
2005-01-12 cond-mat.supr-con quant-ph
Flux-driven Josephson parametric amplifiers: Hysteretic flux response and nondegenerate gain measurements
约瑟夫森参量放大器（JPA）已成为量子科学和超导电路技术中的关键器件。特别是，它们可以用作量子限制放大器或作为压缩微波场的源。在这里，我们报告的详细测量的五个磁通驱动的JPA，其中三个表现出滞后依赖的谐振频率与所施加的磁通量。我们模型的直流超导量子干涉器件（dc-SQUID），它提供了JPA的非线性，为有限的屏蔽参数$β_\mathrm{L}\,{>}\,0$的二维潜在景观的基础上，通过数值模拟的测量特性，并表现出良好的数值结果和实验数据之间的协议。此外，我们还研究了不同JPA的非简并响应，并用我们的理论准确地描述了实验结果。
2016-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Readout strength dependence of state projection in superconducting qubit
我们已经通过使用约瑟夫森分叉放大器（JBA：交流驱动SQUID）控制量子比特读出过程的测量强度。最佳读出脉冲将叠加态改变为本征态。为了阐明足够强的测量如何导致投影现象，我们研究了JBA读出中的投影条件。我们发现，投影发生在可见度开始出现的脉冲高度以上。此外，随着读出强度的增加，即使可见性消失，投影也会继续发生。这一结果有助于我们理解JBA读出过程。
2010-05-17 cond-mat.supr-con
Non-degenerate parametric amplifiers based on dispersion engineered Josephson junction arrays
本文提出一种基于色散工程约瑟夫森结阵列的非简并参量放大器，利用含10^3个JJ的长阵列在低于10 GHz的多个本征模实现放大，并借助SQUID结实现磁通可调，以90%保真度演示了transmon量子比特量子跃迁的连续检测。
2023-10-27 cond-mat.supr-con quant-ph
AC bias characterization of low noise bolometers for SAFARI using an Open-Loop Frequency Domain SQUID-based multiplexer operating between 1 and 5 MHz
SRON正在为日本空间飞行任务SPICA上的红外光谱仪SAFARI开发频域多路复用读出和超低NEP TES测辐射热计阵列。该仪器的FDM原型需要进行关键而复杂的优化。对于AC偏置下的单像素表征，我们正在开发一个简单的FDM系统，工作在1至5 MHz的频率范围内，基于线性化的两级SQUID放大器和高Q光刻LC谐振器的开环读出。我们描述的细节的实验装置，以实现低功率负载（< 1 fW）和低噪声（NEP $\sim 10^{-19} W/Hz^{1/2}$）的TES测辐射热计。最后，我们通过比较直流和交流偏置下测量的$4 \cdot 10^{-19} W/Hz^{1/2}$ TES测辐射热计的性能的文件。
2016-04-09 astro-ph.IM cond-mat.supr-con physics.ins-det
Kinetic inductance traveling wave amplifier designs for practical microwave readout applications
针对KIT难集成、泵浦功率需求高的问题，提出采用薄NbTiN薄膜和倒置微带线的新型KIT设计，实现10dB以上增益、5.5-7.25GHz带宽，系统附加噪声不超3个量子，可用于实用微波读出。
2024-12-13 cond-mat.supr-con quant-ph
Modeling flux-quantizing Josephson junction circuits in Keysight ADS
本研究在Keysight ADS中开发带辅助通量端口的约瑟夫森结和电感器模型，给出多种通量量子化电路构建示例，并通过多类仿真验证模型与方法的有效性。
2024-08-15 cond-mat.supr-con physics.app-ph quant-ph
Phase-sensitive cascade quantum amplifier with nearly noiseless operation
Aalto University（阿尔托大学）；VTT Technical Research Centre of Finland Ltd（芬兰技术研究中心有限公司）
本研究对比基于SQUID的约瑟夫森参量放大器（JPA）的保相与相敏工作模式，采用JPA-TWPA级联放大方案测得相敏模式下噪声温度远低于标准量子极限，为量子器件的高保真直接探测提供了新途径。
2026-08-27 cond-mat.supr-con quant-ph
Wideband Josephson Parametric Isolator
针对超导量子计算机中分立微波隔离器体积大的问题，提出基于DC-SQUID磁通调制的双端口集成隔离电路，利用三波混频实现非互易传输，在600 MHz带宽内方向性大于15 dB。
2023-06-23 cond-mat.supr-con quant-ph
Electron Spin Resonance with up to 20 Spin Sensitivity Measured using a Superconducting Flux Qubit
我们报告电子自旋共振光谱测量使用超导通量量子位与6 FL的感测体积。量子位读出使用频率可调约瑟夫森分叉放大器，这导致推断的测量灵敏度约20自旋在1秒的测量。这种灵敏度代表了一个数量级的改进相比，磁通量子位计划使用的直流SQUID开关读出。此外，噪声光谱显示，灵敏度是有限的闪烁（$1/f$）通量噪声。
2020-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
