A small footprint travelling-wave parametric amplifier with a high Signal-to-Noise Ratio improvement in a wide band
本文提出一种基于SNAILs和平行板电容器的小占用面积行波参量放大器，通过3WM与RPM等技术，在3 GHz带宽内实现19 dB增益和10 dB信噪比提升，显著加速了量子比特读取。
2024-08-29 physics.app-ph quant-ph
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
Analogue black-white hole solitons in travelling wave parametric amplifiers with superconducting nonlinear asymmetric inductive elements
本研究证明SNAIL-TWPA中由KdV或mKdV方程描述的孤子可形成可调的模拟黑白洞事件视界对，并借助三波混频增强Hawking辐射观测前景。
2023-12-09 cond-mat.supr-con gr-qc nlin.PS
Quantum analysis of second-order effects in superconducting travelling-wave parametric amplifiers
我们已经进行了行波参量放大器（TWPA）的量子力学分析，以调查五个实验现象有关的操作，即阻抗失配的影响，上空闲模式的存在下，量子和热噪声的存在下，压缩态的产生，并在放大过程中的预压缩状态的保存。我们的分析使用动量算子来描述沿TWPA的量子化模式的空间演化。我们计算了由于TWPA与其外部系统之间的阻抗失配而对泵浦幅度和放大器增益的限制。我们应用我们的分析，上空闲模式，并证明他们将导致抑制增益。我们表明，一个理想的TWPA确实是量子限制-即，它引入了半量子的零点波动，这是最小可能的噪声贡献的相位保持线性放大器。我们分析了与TWPA的热噪声，考虑沿放大器传输线的分布源的影响。我们的分析预测，由于信号和空闲模式之间的波混合的结果，在高增益限制的热噪声加倍。我们研究了在直流偏置电流的存在下，TWPA的操作，并已表明，高度压缩的状态，可以在原则上产生。然而，使用非简并TWPA放大预压缩状态通常会降低压缩优势。
2021-06-04 astro-ph.IM cond-mat.str-el quant-ph
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
High kinetic inductance NbTiN films for quantum limited travelling wave parametric amplifiers
本研究优化了NbTiN薄膜的射频溅射工艺，实现了高动感电感（8.5 pH/sq）与高转变温度，并成功用于制造量子极限行波参量放大器原型，展现出良好的放大性能。
2023-10-18 physics.app-ph quant-ph
A 4-8 GHz Kinetic Inductance Travelling-Wave Parametric Amplifier Using Four-Wave Mixing with Near Quantum-Limit Noise Performance
本研究设计制备了基于NbTiN微带线四波混频的4-8 GHz KI-TWPA，实现超20 dB最大增益、近量子极限噪声，可用于低温探测器与超导量子比特读出。
2024-06-03 astro-ph.IM quant-ph
Decomposing a pulsed optical parametric amplifier into independent squeezers
讨论了超短脉冲抽运行波光参量放大器中特征压缩模的概念。特征模经历解耦的单模压缩变换，因此它们形成了描述整个多模系统演化的有用基础。这为参量荧光的量子统计特性提供了一个优雅而直观的图像。分析了正交压缩的检测效率，并给出了一个实际非线性介质的数值计算结果。
2006-01-25 quant-ph
Broadband SNAIL parametric amplifier with microstrip impedance transformer
约瑟夫森参量放大器是一种很有前途的量子信息处理和压缩量子态产生平台。行波和阻抗匹配参量放大器为多量子位超导电路的高保真单次读出提供宽带宽。本文提出了一种基于超导非线性非对称电感元件（SNAIL）的量子限幅三波混频参量放大器，该放大器采用基于微带传输线的两段式阻抗匹配电路来提高其有效带宽。使用具有268个约瑟夫森结的67个SNAIL的阵列来增加放大器的动态范围，形成非线性四分之一波长谐振器。在电流泵浦模式下工作，我们实验证明了$17 dB$在整个$300 MHz$带宽上的平均增益，以及$- 100 dBm$的平均饱和功率，其可以高达$- 97 dBm$，具有量子限制的噪声性能。此外，该放大器可以使用简单的技术制造，只需一个电子束光刻步骤。它的中心频率被调谐到几百兆赫以上，这反过来又将有效工作带宽扩展到$1.5 GHz$左右。
2022-10-27 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
Development of KI-TWPAs for the DARTWARS project
DARTWARS项目开发了动力学电感行波参量放大器（KI-TWPA），通过三波混频模式实现高增益、宽带宽和近量子极限噪声性能，用于低温探测器和超导量子比特读出，本文介绍了其原型制造与表征的进展。
2024-02-19 physics.app-ph quant-ph
Near-ground state cooling in electromechanics using measurement-based feedback and Josephson parametric amplifier
本文在微波光机械系统中利用近量子极限 Josephson 行波参量放大器和测量反馈，将宏观 SiN 薄膜冷却至 1.6 个声子，并揭示多音下边带不对称受 Kerr 效应主导。
2024-03-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Superposition of Parametrically Amplified Multiphoton Pure States whitin a Decoherence-Free Schroedinger-Cat Structure
采用量子注入纠缠态光参量放大器的新方法，将参量下转换产生的光子对的量子纠缠和叠加特性放大到高维自旋1/2希尔伯特空间。的维格纳函数和字段的关联函数的结构显示了一个无消相干，多光子薛定谔猫行为的发射场，这在很大程度上是可检测的压缩真空噪声。此外，由于系统的纠缠特性，我们发现系统具有多粒子量子不可分性和Bell型非定域性。这些相关的量子特性分析了几个行波光学配置意味着不同的输入量子注入方案
1999-05-14 quant-ph
Millimetre Wave Kinetic Inductance Parametric Amplification using Ridge Gap Waveguide
我们提出的超导脊隙波导（RGWG）的设计和模拟方法作为一个潜在的基础，毫米波动态电感行波参量放大器（KI-TWPAs）。超导RGWG的设计使用Ansys HFSS支持准TEM模式的传输在20至120 GHz的带宽与其内部尺寸优化与W波段矩形波导集成。描述了一种包含脊周期性扰动的阻抗加载行波结构的设计。介绍了一种在Keysight ADS中通过用户自定义元件模拟非线性动态电感的方法，得到了与功率相关的S参数和参数信号增益。具有30 nm NbTiN涂层和5 μ m导体间距的RGWG（对应于动力学电感分数$α\sim 60\%$）用于描述具有900个扰动的KI-TWPA，其等效于物理长度25 cm，通过4波混频（4 WM）在75- 110 GHz带宽上实现超过10 dB的信号增益。
2022-09-14 cond-mat.supr-con quant-ph
Bidirectional conversion between microwave and light via ferromagnetic magnons
微波和可见光光子在单量子水平上的相干转换可以极大地扩展我们在各个领域处理信号的能力。将微波域中的微弱信号有效地上变频到光域将导致量子噪声受限的微波放大器。光学光子和微波光子之间的相干交换也将是实现长距离量子通信的敲门砖。在这里，我们展示了双向和相干转换微波和光使用集体自旋激发铁磁体。该转换器由两个谐振子模式，微波腔模式和称为Kittel模式的静磁模式组成，其中微波光子和磁振子在各自的模式中强烈耦合和杂化。巡回微波场和行进光场可以通过混合系统耦合，其中微波场通过腔模式耦合到混合系统，而光场经由法拉第和逆法拉第效应通过基特尔模式寻址混合系统。对转换效率进行了理论分析和实验评价。文中还讨论了提高效率的可能方案。
2016-05-17 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
