基于量子准电气材料的三波混合元件
量子物理
2026-03-03 v2
摘要
在低温和微波频率下，钙钛石晶体(strontium titanate, STO)和钾钽酸盐(potassium tantalate, KTO)具有大且可调的介电常数，源于其量子准电气相。因此，这些材料可作为实现紧凑、可变电容元件的理想平台，用于量子器件。通过调制这种电容，我们提出开发一种参数混合元件：一种量子准电气非线性介质放大器(PANDA)。我们计算，制造一个由纳米加工的平行板电容和实际设计约束条件构成的PANDA，三波混合强度可达MHz量级，而有效Kerr效应强度仅为亚Hz。这表明作为三波混合元件，PANDA在类似基于动力学电感的超导参数放大器方面具有卓越的性能，具有高压缩功率。除了参数放大器之外，我们预测，基于STO、KTO及相关材料的紧凑、可调电容器可实现广泛的 cryogenic 量子电路，包括新型滤波器、开关、环路器和量子比特。
引用
@article{arxiv.2510.16621,
title = {Three-Wave Mixing Element with Quantum Paraelectric Materials},
author = {Eric I. Rosenthal and Christopher S. Wang and Jamison Sloan and Giovanni Scuri and Yueheng Shi and Kaveh Pezeshki and Peter Mugaba Noertoft and Jelena Vuckovic and Christopher P. Anderson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.16621},
year = {2026}
}
备注
Final published version: https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/wbdc-p8pq