基于 rf-SQUID 的行波参量放大器：在超过一个倍频程带宽内实现 -84 dBm 输入饱和功率
量子物理
2025-09-29 v2 超导电性
摘要
行波参量放大器 (TWPAs) 已成为量子电路读出和暗物质搜索的重要工具。我们报道了一种基于 rf-SQUID 的约瑟夫森 TWPA 的实现，其平均饱和功率为 -84 dBm，同时在 3.5 至 8.5 GHz 范围内提供 20 dB 的平均功率增益。这种宽带特性是通过减小信号频带内的色散曲率并抑制有害混频过程来实现的。我们的器件包含 2393 个 rf-SQUID，其非线性元件数量与以往工作相当，但饱和功率提高了十倍，这表明使用 rf-SQUID 能够在器件长度和饱和功率之间实现更有利的权衡。利用宽带表征技术，我们确定该 TWPA 超出量子极限的过剩噪声为 0.8 至 1.5 个光子。此外，我们验证了信噪比改善作为调谐 TWPA 以最小化系统总噪声的实用指标，并证明其最佳点并不对应于最高增益。
引用
@article{arxiv.2503.02489,
title = {An rf-SQUID-based traveling-wave parametric amplifier with -84 dBm input saturation power across more than one octave bandwidth},
author = {Victor Gaydamachenko and Christoph Kissling and Lukas Grünhaupt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.02489},
year = {2025}
}