Amplificación de preservación de fase cerca del límite cuántico con un modulador de anillo de Josephson

Área de la Ciencia:

• Procesamiento de información cuántica Procesamiento de información cuántica.
• Dispositivos superconductores para dispositivos superconductores.
• Amplificadores de microondas para amplificadores de microondas

Sus antecedentes:

• El procesamiento de información cuántica en estado sólido requiere amplificadores y convertidores de frecuencia limitados cuánticamente.
• Los amplificadores lineales se clasifican como sensibles a la fase o conservadores de fase, con diferentes propiedades de ruido.
• Los amplificadores de preservación de fase son muy deseables, pero no han estado disponibles.

Objetivo del estudio:

• Realizar experimentalmente un amplificador paramétrico superconductor intrínsecamente conservador de fase.
• Para demostrar un dispositivo con un rendimiento cuántico limitado para señales de microondas.
• Para permitir nuevas aplicaciones en el procesamiento cuántico de señales analógicas.

Principales métodos:

• Utilizó un modulador de anillo de Josephson con cuatro uniones de Josephson en una configuración de puente de Wheatstone.
• Implementado un esquema de amplificación de parámetros no degenerados.
• Caracterizó las propiedades de ganancia, ancho de banda y ruido del amplificador utilizando una nueva fuente de ruido.

Principales resultados:

• Realizó con éxito un amplificador paramétrico superconductor de preservación de fase.
• Características de ganancia y ancho de banda logradas de acuerdo con las predicciones analíticas.
• Demostró un límite superior de ruido total del sistema de tres veces el límite cuántico en condiciones de funcionamiento.

Conclusiones:

• El amplificador modulador de anillo Josephson desarrollado es intrínsecamente de preservación de fase.
• El dispositivo ofrece un avance significativo para las aplicaciones de procesamiento de señales analógicas cuánticas.
• Las aplicaciones potenciales incluyen lectura cuántica de no demolición, retroalimentación cuántica y generación de pares de microondas entrelazados.