Un amplificador paramétrico de onda de viaje Josephson casi limitado por el cuántico

Área de la Ciencia:

• La óptica cuántica
• Dispositivos superconductores
• Ingeniería de microondas

Sus antecedentes:

• La detección de señales de microondas a nivel de un solo fotón es crítica para la ciencia de la información cuántica, pero técnicamente desafiante.
• Los amplificadores superconductores existentes a menudo carecen de la ganancia, el ancho de banda o el rango dinámico requeridos para aplicaciones avanzadas como la lectura de múltiples qubits.

Objetivo del estudio:

• Introducir una nueva arquitectura de amplificadores superconductores para mejorar la detección de señales de microondas de baja energía.
• Para lograr alta ganancia, amplio ancho de banda y suficiente rango dinámico para leer numerosos qubits superconductores.

Principales métodos:

• Desarrollo de un amplificador superconductor de onda de viaje que utiliza una línea de transmisión de unión de Josephson.
• Implementación de una técnica de coincidencia de fase de resonancia de longitud de onda para diseñar relaciones de dispersión de dispositivos de microondas no lineales únicos.
• Evaluación comparativa del rendimiento del amplificador utilizando mediciones débiles.

Principales resultados:

• El amplificador de Josephson demuestra una ganancia alta robusta en un ancho de banda de varios gigahertz.
• El dispositivo exhibe suficiente rango dinámico para facilitar la lectura de hasta 20 qubits superconductores.
• Se logró una alta eficiencia cuántica del 75% (70% incluido el ruido del amplificador posterior).

Conclusiones:

• El amplificador Josephson de onda móvil desarrollado ofrece un avance significativo con respecto a las tecnologías existentes.
• Su diseño flexible y alto rendimiento lo hacen ampliamente aplicable a la metrología de microondas y la óptica cuántica.
• Esta tecnología está preparada para beneficiar el avance de la computación cuántica y la detección de señales sensibles.