基于 Blochnium 的约瑟夫森结参量放大器：卓越的可调谐性与线性度
量子物理
2024-09-05 v1 应用物理
摘要
弱量子信号放大是量子计算中的一项关键任务。在本研究中，一种新近引入的约瑟夫森结阵列结构——Blochnium（N 个串联的 Quarton 结构）被用作参量放大器。我们首先从理论上推导了系统的拉格朗日量和量子哈密顿量，随后利用量子朗之万方程分析了其动力学。通过将这些方程转换到傅里叶域并采用输入-输出形式，计算出了参量放大器的关键指标。由于具备操控非线性的能力，这种新提出的设计相较于传统设计展现出显著优势。这一首要特性极大地提升了放大器的压缩点（P1dB），并使其在宽频带内具备可调谐性。通过有效的非线性管理（已从理论上推导得出），实现了量子应用所需的增强线性度。此外，能够在无明显频谱重叠的情况下扫频 C 频段，对于可扩展量子系统中的频分复用至关重要。仿真结果表明，Blochnium 参量放大器可实现约 25 dB 的信号增益，且压缩点优于 -92 dBm。因此，我们提出的参量放大器凭借其优越的自由度，超越了约瑟夫森结阵列等传统设计，使其成为先进量子计算应用极具前景的候选者。
引用
@article{arxiv.2409.02887,
title = {Blochnium-Based Josephson Junction Parametric Amplifiers: Superior Tunability and Linearity},
author = {A. Salmanogli and H. Zandi and M. Akbari},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.02887},
year = {2024}
}