基于左手 Josephson 传输线的自相位匹配宽带放大
量子物理
2024-01-29 v2 超导电性
摘要
Josephson 行波参量放大器(J-TWPA)是实现微波信号宽带量子极限放大的有前景平台。然而，此类系统只有在信号、闲置波和泵浦波的相位匹配满足严格约束时才能获得显著增益——在自相位调制和交叉相位调制等随传播信号强度变化的非线性效应存在下，这一点尤其具有挑战性。在这项工作中，我们提出了一种基于“左手”(负折射率)非线性 Josephson 超材料的简单 J-TWPA 设计，其相位匹配天然内置于设计中，无需任何复杂的电路或色散工程。由此产生的四波混频过程效率可在数 GHz 带宽上实现超过 20 dB 的增益，且所用线路比以往实现更短。此外，相位匹配的自主性使 J-TWPA 设计比以往基于“右手”(正折射率) Josephson 超材料的实现大为简化，使得所提出的架构从制造角度尤其具有吸引力。这里引入的左手 Josephson 传输线构成了分布式 Josephson 电路中的一种新模态，并构成了可用于指导宽带微波放大器最优设计与运行的统一框架的关键一环。
引用
@article{arxiv.2201.04660,
title = {Self phase-matched broadband amplification with a left-handed Josephson transmission line},
author = {C. Kow and V. Podolskiy and A. Kamal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.04660},
year = {2024}
}
备注
14 pages, 11 figures