受Fabry-Pérot干涉影响的高增益大带宽Josephson参数放大器

量子限制参数放大器是许多在微波域运行的量子技术的关键组件。然而,实现高增益和宽带宽仍然具有挑战性,由于在增益和带宽、泵效率和动态范围之间存在权衡。此外,高增益宽带放大器对外部电磁环境变得越来越敏感，这些环境可以扭曲其增益谱并阻碍可靠运行。本文提出了一种准确的理论模型和系统设计方法,用于基于SQUID阵列的通流驱动,块态元素Josephson参数放大器。该器件实现了近量子限制、相位保留的放大,净增益为20（最大为44）dB,3-dB带宽为$\sim$50（$\lesssim$0.2）MHz。我们进一步展示,增益谱对输入输出波导中微小反射表现出显著敏感性,这些反射源于微波环境中的阻抗不匹配。通过将Fabry-Pérot型干涉纳入量子输入-输出模型,我们对这些复杂的谱特征进行了解析,并确定了它们如何取决于环境的物理参数。更一般地,我们的结果为分离参数放大器的固有动力学与环境效应提供了实用框架。这种方法使我们能够可靠地表征和优化放大器性能,同时为诊断微波反射和工程环境干涉以形状放大器增益谱提供了系统策略,从而为实现可靠、可重复且真正量子限制的微波放大提供了道路。