Microwave Quantum Radar using a Josephson Traveling Wave Parametric Amplifier
低反射率物体的检测可以通过所谓的量子照明程序来改进。然而，量子检测概率随源带宽呈指数衰减。约瑟夫森参量放大器（JPA）技术用作源，产生一对纠缠信号，称为双模压缩真空态，显示出非常窄的带宽限制了微波量子雷达（MQR）的操作。本文首次提出了一种基于量子照明协议和约瑟夫森行波参量放大器（JTWPA）的微波量子雷达系统。在12 GHz泵浦的JTWPA的测量结果显示，在X波段的超宽带宽等于10 GHz，使我们的MQR隐形物体的检测有希望的候选人。
2021-11-05 cond-mat.supr-con quant-ph
Topological Josephson Bifurcation Amplifier: Semiclassical theory
基于约瑟夫森结的放大器允许快速和非侵入性地读出超导量子比特。基于Majorana束缚态实现容错量子比特的进展，我们研究了Josephson分叉放大器的拓扑对应物。我们预测，拓扑约瑟夫森结的分岔动力学驱动在适当的参数制度，可作为一个额外的工具来检测出现的马约拉纳束缚态。
2021-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Floquet-Mode Traveling-Wave Parametric Amplifiers
多个单光子能级信号的同时理想量子测量将推进量子信息处理、计量学和天文学中的应用，但要求第一放大器同时是宽带的、量子限制的和定向的。然而，传统的行波参量放大器以增加的附加噪声为代价来支持宽带放大，并且由于不可忽略的非线性反向波生成而不是真正定向的。在这项工作中，我们介绍了一类新的放大器编码的信息在Floquet模式的系统。这种Floquet模式放大器防止信息泄漏，并克服了量子效率（QE）和带宽之间的权衡。最重要的是，Floquet模式放大器强烈抑制了非线性的前向-后向波耦合，因此是真正的定向的，并且容易与量子位积分，从而清除了宽带理想量子测量的另一个主要障碍。此外，Floquet模式放大器对带外阻抗失配不敏感，否则带外阻抗失配可能导致常规行波参数放大器中的增益纹波、参数振荡和不稳定性。最后，我们表明，Floquet模式约瑟夫森行波参量放大器的实现可以同时实现$>\!20\,$ dB增益和QE的$η/η_{\mathrm{ideal}}\!> 99.9\%$的量子限制超过一个倍频程的带宽。Floquet方案也可广泛应用于其他平台，如动态电感行波放大器和光参量放大器。
2022-04-13 cond-mat.supr-con physics.app-ph quant-ph
Josephson Traveling Wave Parametric Amplifiers with Plasma oscillation phase-matching
提出将放大器中心线的Josephson结作为相位匹配谐振元件，利用Josephson等离子体振荡产生波矢失配并防止泵浦能量转换，实现15 dB增益和3.5 GHz带宽，性能与最先进TWPAs相当。
2025-08-11 cond-mat.supr-con quant-ph
Josephson directional amplifier for quantum measurement of superconducting circuits
我们已经实现了一个微波量子限制放大器，它是定向的，因此可以在许多量子测量中不需要前置环行器的情况下工作。放大仅在输入和输出端口之间的一个方向上发生。通过多泵浦参量放大结合波干涉实现方向性。我们已经验证了器件的噪声性能，用它来读出超导量子比特和观察量子跳跃。有了这个设备的改进版本，量子比特和前置放大器可以集成在同一芯片上。
2013-11-21 cond-mat.supr-con quant-ph
Low-noise kinetic inductance traveling-wave amplifier using three-wave mixing
我们研制了一种基于超导动力学电感行波器件的宽带宽、高动态范围、低噪声低温放大器。该器件由NbTiN制成，由硅芯片上的长共面波导组成。通过添加DC电流和RF泵浦音调，我们能够使用三波混频产生参量放大。该器件在4至8 GHz的瞬时带宽内表现出超过15 dB的增益。总的可用增益带宽，包括信号-空闲增益区的两侧，大于6 GHz。与器件的输入有关的噪声接近量子极限，具有小于1个光子的过量噪声。与类似构造的四波混频放大器相比，这些器件在RF泵浦下以低$\sim$ 20 dB的功率和远离信号的频率工作。这将允许更容易地集成到大规模量子位和检测器应用中。
2015-09-30 cond-mat.supr-con quant-ph
Detector Array Readout with Traveling Wave Amplifiers
大带宽上量子极限的噪声是未来毫开尔文温度下应用的基本要求，如中微子质量测量，下一代X射线天文台，CMB测量，暗物质和轴子检测，以及超导量子比特的快速高保真读出。微热计探测器、共振轴子探测器和量子比特阵列的读出灵敏度目前受到低温放大器的噪声温度和带宽的限制。DARTWARS（采用行波放大器RS的探测器阵列读出）项目的目标是开发高性能的创新型行波参量放大器（TWPA），该放大器具有高增益、高饱和功率和量子限制或接近量子限制的噪声。实际的发展遵循两种不同的有前途的方法，一种是基于约瑟夫森结，另一种是基于高电阻率超导体的动力学电感。在这篇文章中，我们提出了该项目的目标，采用的设计方案和模拟和测量的初步结果。
2021-11-02 cond-mat.supr-con quant-ph
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
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
Performance optimization of cascaded traveling wave Josephson parametric amplifiers
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）
本文提出级联短SNAIL-TWPA与长TWPA的架构，在约1 GHz带宽内实现近30 dB增益且噪声接近量子极限，为高增益宽带量子放大提供实用方案。
2026-09-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Traveling-Wave Parametric Amplifier with Passive Reverse Isolation
本文提出一种多级行波参量放大器（mTWPA），通过模式转换级与无反射高通滤波器实现无源反向隔离，在保持近量子极限噪声性能的同时有效抑制反向噪声，为紧凑量子读出系统提供可扩展方案。
2025-05-07 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
Capturing Complex Behaviour in Josephson Travelling Wave Parametric Amplifiers
本文分析了新近研制的约瑟夫森行波参量放大器中的混频现象。使用WRspice进行的电路模拟显示了JTWPA允许所有音调传播的全部行为。耦合模方程（CMEs）只包含泵，信号，和闲频传播被证明是不足以完全捕捉复杂的混合行为的JTWPA。扩展的CME通过额外的状态向量的解析解允许更接近的协议与WRspice。我们考虑一个有序的框架，系统包含扩展本征模，并在每一步与WRspice进行定性比较。这两种方法之间的一致性验证了这两种方法，并提供了深入了解JTWPA的操作。我们表明，在使用CME时应小心，并建议WRspice应用作非线性超导电路，如JTWPA的设计工具。
2019-12-11 cond-mat.supr-con quant-ph
Pump-efficient Josephson parametric amplifiers with high saturation power
本研究数值研究约瑟夫森参量放大器的功率附加效率上限，提出两种电路实现和级联方案，在20 dB增益下将PAE从0.1%提升至至少95%。
2025-02-24 cond-mat.supr-con quant-ph
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
Single-shot readout of a superconducting flux qubit with a flux-driven Josephson parametric amplifier
本文报道了利用磁通驱动约瑟夫森参量放大器（JPA）实现超导磁通量子比特的单次读出。在优化读出功率、JPA增益和数据采集时间后，我们观察到了对比度为74%的拉比振荡，这主要受到JPA带宽和量子比特能量弛豫的限制。在连续监测下观察到的量子比特本征态之间的量子跳跃表明读出方案的非破坏性。
2013-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Multi-Path Interferometric Josephson Directional Amplifier for Qubit Readout
我们实现并表征了一个适用于量子比特读出的量子限制的定向约瑟夫森放大器。该器件由两个非简并的三波混频放大器组成，它们以干涉方案耦合在一起，嵌入在印刷电路板中。非互易性是通过在馈送设备的同频泵之间施加相位梯度来产生的，该相位梯度在法拉第介质中起磁场的作用。通过系统中多路径之间的波干扰，诱导定向放大和反射增益消除。我们测量并讨论了器件的主要品质因数，实验结果与理论符合得很好。这种定向放大器的改进版本有望消除对体积庞大的片外隔离级的需求，这些隔离级通常在高保真、量子非破坏测量设置中将量子系统和前置放大器分开。
2017-10-08 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
Compact Superconducting Kinetic Inductance Traveling Wave Parametric Amplifiers with On-chip rf Components
该研究设计了片上微加工偏置三通和定向耦合器，实现了三波混频动态电感行波参量放大器的全集成，大幅减小占用空间并消除外部有损组件，获得17.5 dB增益和3.4量子系统噪声。
2025-03-05 cond-mat.supr-con quant-ph
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
High Saturation Power Josephson Parametric Amplifier with GHz Bandwidth
本文设计并模拟了一个带宽超过1.6GHz的约瑟夫森参量放大器，其饱和功率接近-90dBm，增益为22.8dB。通过使用公认的阻抗匹配技术，实现了带宽比现有技术大约提高50倍。通过将约瑟夫森非线性元件实现为具有总共40个结的rf-SQUID阵列，实现了饱和功率相对于现有技术的大约100倍的改进。电路的WRSpice仿真与计算的增益和饱和特性非常一致。
2017-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
Predicted third-order sweet spots for phi-junction Josephson parametric amplifiers
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
研究通过调节磁场实现约瑟夫森结的第三阶非线性，提升放大效率，利用电容门调控扩展工作频率范围，结合微磁体实现近零磁场操作。
2026-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
An RF-Driven Josephson Bifurcation Amplifier for Quantum Measurements
我们已经构建了一种新型的放大器，其主要目的是读出超导量子比特。它是基于一个射频驱动的约瑟夫森结之间的两个不同的振荡状态附近的动力学分岔点的过渡。这种新的放大器的主要优点是速度，高灵敏度，低反作用，并没有片上耗散。对纳米铝结的脉冲微波反射测量表明，实际器件达到了理论预测的性能。
2003-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Observing Parity Time Symmetry Breaking in a Josephson Parametric Amplifier
本研究利用三波混频模式的简并 Josephson 参量放大器构建平衡增益–损耗双模系统，并通过时域响应观测到 PT 对称性破缺导致的本征值由实转虚。
2023-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.optics
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
Josephson parametric reflection amplifier with integrated directionality
设计并分析了一种GHz频段的定向超导参量放大器，适用于天体物理中微波动力学电感探测器的低功耗读出，当其输入端与非互易器件相结合时，也适用于电路量子电动力学（cQED）。它由一个单波长非简并约瑟夫森参量反射放大电路组成。该器件具有两个约瑟夫森结振荡器，通过定制的阻抗连接到片上无源电路，该无源电路将输入端口引导到输出端口。放大器在220 MHz的带宽上对信号以及放大输入的闲频部分提供20 dB的增益，并且涉及输入的总光子散粒散粒噪声对应于每秒每赫兹带宽最大1.3个光子。我们预测的四个因素相比，传统的约瑟夫森参量放大器的动态范围增加。
2018-05-19 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Microstrip superconducting quantum interference device amplifiers with submicron Josephson junctions: enhanced gain at gigahertz frequencies
本文介绍了基于亚微米Al-AlOx-Al约瑟夫森结的直流超导量子干涉器件（SQUID）的放大器的测量。小的结尺寸降低了它们的自电容，并允许使用相对较大的电阻分流器，同时保持非滞后操作。这导致SQUID传递函数的增强相比，SQUID与微米级结。器件布局从常规SQUID的布局修改，以允许将信号耦合到放大器中，对于相对短的微带线圈具有显著的互感。在310 mK下的测量在1.55 GHz下表现出32 dB的增益。
2010-08-05 cond-mat.supr-con
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
The Josephson Bifurcation Amplifier for Quantum Measurements
我们已经构建了一种新型的放大器，其主要目的是读出超导量子比特。它是基于一个射频驱动的约瑟夫森结之间的两个不同的振荡状态附近的动力学分岔点的过渡。这种新的放大器的主要优点是速度，高灵敏度，低反作用，并没有片上耗散。利用脉冲微波技术，我们证明了在纳米制造铝结的分岔放大，并验证了理论预测的性能达到。
2005-07-11 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Mesoscopic Hamiltonian for Josephson travelling-wave parametric amplifiers
本研究针对嵌入约瑟夫森结的传输线参量放大问题，采用介观量子化技术推导得到描述四波混频过程的量子哈密顿量，验证了其经典极限与已有耦合模理论的一致性，方法具有普适性。
2025-05-20 cond-mat.supr-con quant-ph
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
Squeezing with a flux-driven Josephson parametric amplifier
约瑟夫森参量放大器（JPA）由于其良好的噪声性能，在电路量子电动力学（QED）和量子微波传播研究中有着广泛的应用前景。在这项工作中，我们提出了一个系统的表征通量驱动的JPA在毫开尔文温度。特别地，我们详细研究了它的压缩特性，通过两种不同的检测技术。在零拍装置中，我们观察到了信号带和闲频带叠加产生的真空涨落压缩。为了定量分析，我们应用双路径互相关技术重建了各种压缩真空态和热态的维格纳函数。在10 dB信号增益下，我们发现真空以下有4.9 ± 0.2 dB的压缩。此外，我们讨论了压缩相干微波场背后的物理。最后，我们分析了简并模式下的JPA噪声温度，发现一个小于相位不敏感放大器的标准量子极限的值。
2013-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Traveling wave parametric amplifier with Josephson junctions using minimal resonator phase matching
约瑟夫森参量放大器由于其高增益和量子限制噪声而成为超导器件物理中的重要工具。行波参量放大器（TWPA）具有类似的噪声性能，同时允许带宽和动态范围的显著增加。我们提出了一种基于LC梯形传输线的约瑟夫森结和平行板电容器使用低损耗非晶硅介质的TWPA设备。最重要的是，我们沿着传输线以规则的间隔插入了$λ/4$谐振器，以保持泵浦、信号和空闲之间的相位匹配条件并增加增益。在4.GHz带宽上，平均增益为12.dB，平均饱和功率为-92.dBm，噪声接近量子极限。
2015-03-15 cond-mat.supr-con
Strong environmental coupling in a Josephson parametric amplifier
我们提出了一种集总元件约瑟夫森参量放大器设计与强耦合的环境。在这个制度中，我们观察到宽带频率依赖放大与多峰增益分布。我们占这种行为使用的“pumpistor”模型，允许频率依赖的外部阻抗的变化。使用这种理解，我们证明了在给定的频率下，通过环境阻抗的变化控制增益曲线。通过与合适的外部阻抗的强耦合，我们观察到动态范围的显着增加，以及高达700 MHz的大放大带宽，从而获得接近量子极限的性能。
2014-01-17 cond-mat.supr-con
Gate-tunable Josephson parametric amplifiers based on semiconductor nanowires
University Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Grenoble INP（格勒诺布尔国立理工学院）；Institut Néel（内尔研究所）；Center for Quantum Devices（量子器件中心）；Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔研究所）；University of Copenhagen（哥本哈根大学）
本研究基于平行InAs纳米线阵列制备出栅极可调约瑟夫森参量放大器，实现近1 GHz的频率调谐范围、超20 dB的多频增益及接近量子极限的噪声水平，为同材料体系的栅极可调量子比特与量子极限放大器片上集成提供了新平台。
2026-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson Traveling-Wave Parametric Amplifier with Inverse Kerr Phase Matching
本文实验演示了超导行波参量放大器中的逆克尔相位匹配技术，在3 GHz带宽内实现20 dB增益、8 GHz可调带宽、最小增益纹波及接近量子极限的噪声性能，克服了传统相位匹配在泵浦频率附近增益不可用等局限。
2025-07-22 cond-mat.supr-con quant-ph
The c-axis charge traveling wave in coupled system of Josephson junctions
我们证明了在高$T_c$超导体中耦合约瑟夫森结的电流-电压特性中沿c轴（TW）的电荷行波的表现。在不同的系统参数下，发现了不同约瑟夫森结数的叠层在不同波长下的行波分支。观察到TW分支和最外侧分支之间的过渡。超导层中的电荷的时间依赖性和电荷关联函数的TW和最外面的分支显示出不同的行为与偏置电流。我们提出了一个实验测试的TW微波照射。
2011-03-27 cond-mat.supr-con
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
Parametrically enhanced interactions and non-trivial bath dynamics in a photon-pressure Kerr amplifier
两个超导电路之间的光子压力耦合是一个很有前途的平台，研究辐射压力耦合在新的参数制度和射频（RF）量子光子学和量子限制RF传感的发展。到目前为止，光子-压力耦合电路的本征约瑟夫森非线性还没有被认为是增强器件或新实验方案的潜在资源。在这里，我们实现了一个射频电路和微波腔之间的光子压力耦合，其中包含超导量子干涉器件（SQUID），它可以作为约瑟夫森参量放大器（JPA）操作。我们证明了一个基于克尔的增强的光子压力单光子耦合率和一个数量级的放大器制度的协同性的增加。此外，我们的特征上转换和克尔放大的残余热波动的RF电路，并观察到腔内放大降低了测量的不精确性。最后，我们证明，RF模式边带冷却是令人惊讶的不限于有效的放大器模式温度所产生的量子噪声放大，我们解释了非平凡浴动力学由于两个阶段的放大过程。我们的研究结果表明，如何克尔非线性，特别是约瑟夫森参量放大可以被用作增强的光子压力系统和克尔腔光学力学的资源。
2022-03-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Flux-driven Josephson parametric amplifier for sub-GHz frequencies fabricated with side-wall passivated spacer junction technology
本文介绍了一种适用于超灵敏热微波探测器读出的约瑟夫森参量放大器的实验结果。特别是，我们讨论的性能上的制造细节的影响。我们表明，小体积的沉积介电材料，使侧壁钝化间隔铌结技术，导致在宽范围的工作温度高达1.5 K的鲁棒操作。该放大器的中心频率在540 ~ 640 MHz范围内可调，三波混频增益超过20 dB。在600 MHz时，放大器会增加105 mK $\pm$ 9 mK的噪声，这是通过热/冷源方法确定的。相敏放大与设备证明。
2018-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
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
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
Bandwidth and dynamic range of a widely tunable Josephson parametric amplifier
利用微波场来操纵量子信息的能力使得约瑟夫森参量放大器（JPA）重新受到人们的关注。对于这些应用，JPA以最小的附加噪声放大信号的能力至关重要。不幸的是，JPA通常是动态范围小的窄带放大器。因此，了解任何特定JPA的带宽和动态范围以确定它是否适合这些应用程序是很重要的。我们最近推出了一种新的JPA。虽然它仍然是窄带，但放大的频带可以在整个倍频程上调谐。我们已经表明，它具有良好的噪声性能，可以挤压真空噪声10分贝。在这里，我们的其他重要参数的放大器，特别是信号带宽，动态范围和饱和功率。
2009-03-06 cond-mat.mes-hall 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
Josephson Parametric Amplifier in Axion Experiments
本文在轴子晕镜搜索实验中采用磁通驱动约瑟夫森参量放大器，在0.938-0.963 GHz频段实现低于110 mK的附加噪声，接近半量子噪声极限。
2023-04-20 cond-mat.supr-con hep-ph
Measurable Improvement in Multi-Qubit Readout Using a Kinetic Inductance Traveling Wave Parametric Amplifier
本文通过将 KI-TWPA 集成到多路复用量子比特读出链中，实验证明其作为第一级放大器可使信噪比最高提升 1.45 倍、保真度从 96.2% 提高到 97.8%，并实现芯片上系统噪声低于 5 个量子，为大规模量子系统实现量子极限读出提供了可行路径。
2025-01-02 cond-mat.supr-con quant-ph
Graphene amplifier reaches the quantum-noise limit
石墨烯基约瑟夫森参量放大器的新闻和观点。
2023-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Vulnerability to Parameter Spread in Josephson Traveling-Wave Parametric Amplifiers
分析了电路参数变化对约瑟夫森行波参量放大器性能的影响。具体而言，我们调查的JTWPA概念是使用磁通偏置的非滞后rf-SQUID的传输线配置，利用三波混频（3 WM）制度。色散工程使相位匹配能够实现$\sim$ 20 dB的功率增益，同时抑制不需要的混频过程的产生。使用3 WM-JTWPA电路模型的两个色散工程概念，即，谐振相位匹配（RPM）和周期性电容调制（PCM）的讨论，结果也可能适用于四波混频（4 WM）JTWPA。我们提出了合适的电路参数集和评估放大器的性能，电路参数的变化和不使用瞬态电路仿真。这种方法固有地考虑到微波反射，不需要的混合产品，不完美的相位匹配，泵耗尽等的情况下，RPM的谐振频率扩展是至关重要的，而PCM是不太敏感的参数扩展。我们讨论的自由度，使JTWPA电路更宽容的参数扩散。最后，我们的分析表明，磁通偏置点的rf-SQUID表现出克尔自由的非线性接近的最佳点关于临界电流扩散。
2023-01-30 cond-mat.supr-con
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
Obstacles to two-line Josephson traveling wave parametric amplifier
本文分析了双线JTWPA设计中的障碍，指出行波能量周期性转移及人工线耦合与离散性导致的相位失配限制了泵浦波能量和增益增长。
2025-01-08 cond-mat.supr-con physics.app-ph
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
Effect of 2$^\text{nd}$ harmonic current--phase relation on a behavior of a Josephson Traveling Wave Parametric Amplifier
本研究数值模拟了含二阶谐波电流-相位关系的约瑟夫森行波参量放大器，发现谐波权重影响增益，并确定了最优权重，可在无分散工程下实现约13 dB增益。
2025-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Many Body Physics with Coupled Transmission Line Resonators
介绍了约瑟夫森结超导传输线谐振器。与约瑟夫森参量放大器、约瑟夫森分叉放大器和约瑟夫森参量转换器不同，我们考虑了少微波光子区。我们回顾了非线性传输线谐振器本征模频率和零点波动的推导以及本征模克尔非线性的推导。值得注意的是，这些非线性可以达到与量子比特相当的值，从而使该设备成为访问强相关区域的理想选择。这是特别有趣的研究量子多体动力学的相互作用粒子的驱动和耗散的影响下。我们提供的设备模式的电流分布，并调查在网络中的非线性传输线谐振器谐振器之间的耦合。
2012-08-01 cond-mat.supr-con quant-ph
The Renormalization Effects in the Microstrip-SQUID Amplifier
分析了微带直流SQUID放大器输入电路谐振结构的特点。结果表明，耦合输入电路和超导量子干涉仪回路的互感与电磁场的频率有关。当约瑟夫森频率远大于信号频率时，由于输入电路的屏蔽效应引起的SQUID参数的重整化消失。
2011-10-25 cond-mat.supr-con quant-ph
