Controlling the dynamic range of a Josephson parametric amplifier
在参量放大器的发展中的中心挑战之一是相对于其增益和带宽的动态范围的控制，这通常将量子限制放大限制到每个反向带宽仅包含几个光子的信号。本文讨论利用约瑟夫森结阵列控制约瑟夫森参量放大器的动态范围。我们讨论了基于传输线和集总元件的参量放大器的增益、带宽、噪声和动态范围特性。基于这些调查，我们得出有用的设计准则，这可能会发现广泛的应用在实际参量放大器的发展。
2013-05-28 cond-mat.supr-con quant-ph
3-Wave Mixing Josephson Dipole Element
基于三波混频的参量转换和放大是实现高效量子操作的重要手段。对于超导量子比特，这样的操作可以用四极约瑟夫森结元件实现，约瑟夫森环调制器（JRM），其表现为无损耗的三波混频器。然而，组合多个四极元件是困难的任务，因此具有纯三波偶极元件将是有利的，该纯三波偶极元件可以被镶嵌以增加功率处理和/或信息吞吐量。在这里，我们提出了一个三阶非线性偶极子电路元件，实现三波混频。基于所提出的纯三阶非线性非简并放大器的实验结果报告。
2017-06-01 cond-mat.supr-con quant-ph
Toward terahertz heterodyne detection with superconducting Josephson nano-junctions
在这封信中，我们提出了离子辐照的YBa_2Cu_3O_7约瑟夫森纳米结的高频混频特性的研究。频率范围，跨越以上和以下的交界处的特征频率fc，允许清楚地观察两个混合制度之间的过渡。实验结果与三端口模型的预测结果吻合较好。最后，我们讨论了潜在的结建立一个约瑟夫森混频器工作在太赫兹频率范围内。
2012-06-08 cond-mat.supr-con
Pinned states in Josephson arrays: A general stability theorem
利用集总电路方程，导出了二维约瑟夫森结阵列中超导钉扎态的稳定性判据。该分析忽略了量子，热，电感效应，但允许无序的结，任意网络连接，和任意的空间模式的应用磁通量和直流电流注入。我们证明了一个固定状态是线性稳定的当且仅当其相应的刚度矩阵是正定的。这个代数条件可以用来预测临界电流和挫折时发生脱钉。
1998-05-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.supr-con
Design and characterization of a lumped element single-ended superconducting microwave parametric amplifier with on-chip flux bias line
我们展示了一个集总元件约瑟夫森参量放大器，使用单端设计，包括一个片上，高带宽的磁通偏置线。放大器可以通过输入端口或通过磁通偏置线被泵浦到其参数增益区。宽带放大在5至7 GHz之间的可调频率$ω/2 π$下实现，具有量子限制噪声性能、大于500 MHz的增益带宽积和超过-120 dBm的输入饱和功率。偏置线允许放大器的快速频率调谐，在小于10 ns的时间尺度上具有数百MHz的变化。
2013-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ultra-compact tunable split-ring resonators
提出了一种采用非线性约瑟夫森电感的可调谐超导开口环谐振器。一部分SRR被Nb-AlOx-Nb约瑟夫森隧道结并联取代，形成超导量子干涉器件（SQUID），其电感对外部直流磁场敏感。由于约瑟夫森电感的集总特性，SRR可以被制造得非常紧凑，并且其谐振频率可以通过施加磁场来调谐。我们提出的模型，广泛的EM模拟和实验数据的SRR弱耦合到传输线的频率范围内11-13 GHz的结果。
2013-08-22 cond-mat.supr-con
Microwave Spectroscopy of a Cooper-Pair Transistor Coupled to a Lumped-Element Resonator
本文研究了单库珀对晶体管（CPT）耦合到集总元件微波谐振器的微波响应。测量该电路的谐振频率$f_{r}$，作为由栅电极在CPT岛上感应的电荷$n_{g}$和CPT两端的相位差$ϕ_{B}$的函数，该相位差由包含CPT的超导回路中的磁通量控制。所观察到的$f_{r}(n_{g},ϕ_{B})$依赖性反映了CPT约瑟夫森电感随$n_{g}$和$ϕ_{B}$的变化以及微波诱导CPT不同量子态之间跃迁时CPT激发的变化。结果与我们基于电路哈密顿量数值对角化的模拟结果非常吻合。在$n_{g}$和$ϕ_{B}$的整个范围内的这种一致性是出乎意料的，因为相关的能量变化很大，从0.1 K到3 K。观察到的强依赖性$f_{r}(n_{g},ϕ_{B})$附近的CPT的共振激发提供了一个工具，灵敏的电荷测量。
2011-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Detector of microwave photon pairs based on a Josephson photomultiplier
本文扩展 JPM 单光子探测器，利用谐振器二聚体与非对称 dc SQUID 构造非微扰双光子耦合，提出可切换的微波双光子阈值探测器，50 ns 内探测保真度超过 99%。
2025-04-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Ultra-broadband near-field Josephson microwave microscopy
本文提出在纳米石英针尖集成 Josephson 结的微波显微方法，实现高达 200 GHz 带宽、高频率与强度灵敏度的近场高分辨光谱成像。
2024-01-23 cond-mat.supr-con physics.app-ph
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
Blackbox Quantization of Superconducting Circuits using exact Impedance Synthesis
提出了一种新的量子化方法，用于研究线性微波环境下的约瑟夫森结超导电路。该方法是基于一个精确的阻抗合成的微波环境被认为是一个黑盒子的阻抗函数Z（s）。合成的电路捕捉耗散动力学的系统与电阻耦合的电抗部分的电路在一个非平凡的方式。我们的电路和计算弛豫率以下以前的形式主义集总元件电路量化。直到拟合误差，我们的方法给出了系统及其损失的精确描述。
2014-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Canonical circuit quantization with linear nonreciprocal devices
非互易器件有效地模拟了它们耦合的动力学变量子空间的时间反演对称性的破坏，并且可以用于创建手性信息处理网络。我们研究了系统的列入理想回转器和循环到拉格朗日和哈密顿描述的集总元件电网络。所提出的理论在量子域的一般非互易网络中具有广泛的适用性。我们将其应用到教学和病理的例子，电路包含约瑟夫森结和理想的非互易元素所描述的导纳矩阵，并比较它与更多涉及的治疗电路的基础上，非互易设备的特点是阻抗或散射矩阵。最后，我们讨论了含有相位滑移结和非互易器件的电路的对偶量子化。
2019-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Investigating the performance of RPM JTWPAs by optimizing LC-resonator elements
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（先进产业科学技术研究所）；Global Research and Development Center for Business by Quantum-AI technology (G-QuAT)（量子AI技术商业全球研发中心）
本文通过参数化谐振器元件的数值优化，研究RPM JTWPAs的增益、带宽和四阶压缩能力，发现优化谐振器可提升增益和压缩量，但实际损耗会限制增益并降低压缩性能。
2026-05-13 cond-mat.supr-con physics.app-ph quant-ph
Artificial Transmission Line Synthesis Tailored for Traveling-Wave Parametric Processes
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Colorado（科罗拉多大学）
本文提出一种统一框架，用于设计行波参数放大器（TWPAs）的人工传输线（ATL），通过结合周期性结构理论和被动网络合成，揭示了基本约束并发现新型TWPAs架构。
2026-03-13 cond-mat.supr-con cs.SY eess.SY
Theory of Multiwave Mixing within the Superconducting Kinetic-Inductance Traveling-Wave Amplifier
本文提出了一种超导非线性动态电感行波放大器在周期色散负载下共面波导中参量混频的理论。这是通过首先使用Floquet-Bloch构造开发色散工程KIT的超材料带理论，然后将其应用于非线性RF行波的混合的描述来完成的。我们的理论使我们能够计算信号增益与信号频率在频率停止间隙的存在下，仅基于负载设计。我们目前的结果为三波混频（3 WM），施加直流偏压，和四波混频（4 WM），没有直流。我们的理论预测一个内在的和确定性的起源波动的4 WM信号增益与信号频率，除了外部来源，如阻抗失配，并表明，这种波动是不存在的3 WM信号增益与DC实现。我们的理论可推广到基于集总LC传输线（TWPA）中的约瑟夫森结的放大器。
2017-02-15 cond-mat.supr-con physics.class-ph physics.ins-det
