KR20210113669A - 조셉슨 진행파 파라메트릭 증폭기 - Google Patents

조셉슨 진행파 파라메트릭 증폭기 Download PDF

Info

Publication number
KR20210113669A
KR20210113669A KR1020217025738A KR20217025738A KR20210113669A KR 20210113669 A KR20210113669 A KR 20210113669A KR 1020217025738 A KR1020217025738 A KR 1020217025738A KR 20217025738 A KR20217025738 A KR 20217025738A KR 20210113669 A KR20210113669 A KR 20210113669A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
josephson
transmission line
loop
traveling wave
parametric amplifier
Prior art date
Application number
KR1020217025738A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102505547B1 (ko
Inventor
비사 베스테리넨
유하 하셀
Original Assignee
테크놀로지안 투트키무스케스쿠스 브이티티 오와이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 테크놀로지안 투트키무스케스쿠스 브이티티 오와이 filed Critical 테크놀로지안 투트키무스케스쿠스 브이티티 오와이
Publication of KR20210113669A publication Critical patent/KR20210113669A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102505547B1 publication Critical patent/KR102505547B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F19/00—Amplifiers using superconductivity effects
    • H01L39/223—
    • H01L39/2493—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/003—Coplanar lines
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F7/00—Parametric amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F7/00—Parametric amplifiers
    • H03F7/04—Parametric amplifiers using variable-capacitance element; using variable-permittivity element
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers without distortion of the input signal
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/01—Manufacture or treatment
    • H10N60/0912—Manufacture or treatment of Josephson-effect devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/10—Junction-based devices
    • H10N60/12—Josephson-effect devices

Abstract

본 발명의 하나의 예시적인 양태에 따르면, 적어도 10개의 조셉슨 요소(Josephson element)를 내부에 포함하는 도파관 전송 라인으로서, 적어도 10개의 조셉슨 요소의 각각은 루프를 포함하고, 루프의 하나의 절반에 정확히 하나의 제1 크기의 조셉슨 접합이 있고, 루프의 제2 절반에 적어도 2개의 제2 크기의 조셉슨 접합이 있으며, 제2 크기는 제1 크기보다 큰 도파관 전송 라인과, 적어도 하나의 루프의 각각을 통과하는(threading) 자속을 생성하도록 구성된 자속 바이어스 라인(flux bias line)과, 자속 바이어스 라인과 결합된 저항기들의 세트를 포함하는 진행파 파라메트릭 증폭기(traveling wave parametric amplifier)가 제공된다.

Description

조셉슨 진행파 파라메트릭 증폭기
본 발명은 초전도 진행파 파라메트릭 증폭기(traveling wave parametric amplifier(TWPA))에 관한 것이다
파라메트릭 증폭기는 사실상 믹서(mixer)이며, 더 약한 입력 신호가 이를 더 강한 펌프 신호와 혼합함으로써 증폭되어, 결과로서 더 강한 출력 신호를 생성한다. 파라메트릭 증폭기는 증폭을 생성하기 위하여 물리적 시스템의 비선형 응답에 의존한다. 이러한 증폭은 정상파(standing wave) 파라메트릭 증폭기 또는 진행파 파라메트릭 증폭기를 포함할 수 있고, 진행파 파라메트릭 증폭기는 예를 들어 공면 도파관(coplanar waveguide)과 같은 전송 라인을 따라 분포되는 일련의 비선형 요소를 사용한다. 비선형 요소가 조셉슨 접합(Josephson junction)을 포함하는 경우에, 증폭기는 조셉슨 진행파 파라메트릭 증폭기(Josephson traveling wave parametric amplifier(JTWPA))라 할 수 있다. JTWPA에서, 조셉슨 접합은 초전도 상태로 유지되고 초전류를 반송한다.
사용 시, 신호가 강한 발진기 신호에 추가되어, 진폭 포락선(envelope)이 신호 및 발진기 주파수 사이의 차이인 주파수에서 변동을 보여주는 합계 신호를 제공한다. 도파관 전송 라인에서 위상 속도가 진폭에 종속하기 때문에, 라인의 단부에서의 합계된 신호의 위상은 2개의 주파수에서의 차이에 따라 변동할 것이다. 실제로, 비선형 도파관 전송 라인은 진폭 변조를 위상 변조로 변환한다. 비선형성이 충분히 강한 경우에, 이는 신호 주파수에서 이득을 제공할 것이다.
일부 양태에 따르면, 독립항의 내용이 제공된다. 일부 실시예들은 종속항에서 정의된다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 적어도 10개의 조셉슨 요소(Josephson element)를 내부에 포함하는 도파관 전송 라인으로서, 적어도 10개의 조셉슨 요소의 각각은 루프를 포함하고, 루프의 하나의 절반에 정확히 하나의 제1 크기의 조셉슨 접합이 있고, 루프의 제2 절반에 적어도 2개의 제2 크기의 조셉슨 접합이 있으며, 제2 크기는 제1 크기보다 큰, 도파관 전송 라인과, 적어도 하나의 루프의 각각을 통과하는(threading) 자속을 생성하도록 구성된 자속 바이어스 라인(flux bias line)과, 자속 바이어스 라인과 결합된 저항기들의 세트를 포함하는 진행파 파라메트릭 증폭기(traveling wave parametric amplifier)가 제공된다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 적어도 10개의 조셉슨 요소를 내부에 포함하는 도파관 전송 라인을 제공하는 단계로서, 적어도 10개의 조셉슨 요소의 각각은 루프를 포함하고, 루프의 하나의 절반에 정확히 하나의 제1 크기의 접합이 있고, 루프의 제2 절반에 적어도 2개의 제2 크기의 접합이 있으며, 제2 크기는 제1 크기보다 큰 단계와, 적어도 하나의 루프의 각각을 통과하는 자기장을 생성하도록 구성된 자속 바이어스 라인을 제공하는 단계와, 자속 바이어스 라인과 결합된 저항기들의 세트를 제공하는 단계를 포함하는 진행파 파라메트릭 증폭기를 제조하기 위한 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 적어도 일부 실시예에 따른 예시적인 증폭기를 도시하고;
도 2는 참조 문헌 [2]에 따른 예시적인 조셉슨 요소를 도시하고;
도 3은 본 발명의 적어도 일부 실시예에 따른 예시적인 조셉슨 요소를 도시하고; 그리고
도 4는 본 발명의 적어도 일부 실시예에 따른 방법의 순서도이다.
본 명세서에 개시된 해결 방안에 따라, 진행파 파라메트릭 증폭기는 파라미터를 적합하게 선택함으로써 더 큰 조셉슨 접합과 더 작은 조셉슨 접합을 포함하는 조셉슨 요소에서 더 작은 조셉슨 접합의 크기에서의 오류에 덜 민감하게 제조될 수 있다. 또한, 요소를 자기장 경사에만 민감하게 만드는 조셉슨 요소의 경도측정(gradiometric) 레이아웃이 개시되고, 진행파 파라메트릭 증폭기에서의 자속 바이어스 라인이 이러한 자기장 경사를 생성하도록 제공된다. 또한, 전송 라인은 테이퍼질(tapered) 수 있다. 전체적으로, 이러한 향상 중 하나 이상을 이용하면, 진행파 파라메트릭 증폭기는 이의 동작이 교란 및 제조 결합에 덜 민감할 것이기 때문에 실제 적용에 있어서 더욱 적합하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 적어도 일부 실시예에 따른 예시적인 증폭기를 도시한다. 전체적으로, 예를 들어 양자 계산(quantum computation)에 있어서, 신호들은 전송을 위하여 심지어 단일 광자(single-photon) 또는 근 단일 광자(near-single-photon) 영역으로 감쇠될 수 있다. 이러한 신호들을 검출하는 것은 이들의 낮은 진폭으로 인하여 문제를 제기한다. 따라서, 수신된 신호들에 인코딩된 정보가 복구될 수 있는 검출기 요소로 수신된 신호들을 제공하기 전에 이 신호들의 진폭을 증가시키도록 적합한 증폭기가 사용되어야 한다. 다른 예로서, 검출하지 않고 도청하는 것이 매우 어렵게 되도록, 단일 광자 영역 통신이 양자 통신을 이용하는 안전한 방식으로 암호화 키를 통신하는데 사용될 수 있다.
본 개시 내용은 TWPA의 초전도 구현에 초점을 맞추며, 여기서 전송 라인의 중심 트레이스는 비선형 인덕턴스를 구성하는 조셉슨 요소(Josephson element)로 알려진 조셉슨 접합(Josephson junction) 기반 요소의 어레이다. 비선형성은 강력한 무선 주파수(rf) 펌프 톤과 동일한 방향을 따라 전파되는 약한 신호에 대해 파워 이득(power gain)을 제공하는 혼합 프로세스(mixing process)를 허용한다. 펌프 톤의 강도는 조셉슨 요소의 펌프 전류 진폭(Ip)과 임계 전류(Ic) 사이의 비로 측정된다. 비선형성의 특성은 요소 내의 조셉슨 접합의 배열에 따라 달라진다. 가장 간단한 구현은 단일 조셉슨 접합을 비선형 요소로 사용하는 것이다: 인덕턴스의 연관된 테일러 전개식(Taylor expansion)은 상수와 (Ip/Ic)^2에 비례하는 항, 즉 커 비선형성(Kerr non-linearity)의 합이다. 커 항이 원하는 혼합 프로세스를 제공하지만, 이는 또한 펌프 톤의 파수 벡터(wavevector)를 변경시키며, 이의 영향은 분산 엔지니어링으로 보상되어야 한다. 위상 매칭이라고도 하는 파수 벡터의 밸런싱(balancing)은 장치 길이의 함수로서 TWPA 이득의 기하급수적인 증가를 허용한다. 전송 라인에 내장된 통상적인 협대역 분산 특징으로 인하여, 이득의 중심 주파수는 TWPA의 이 예에서 고정된 양이다.
조셉슨 요소에 자속 자유도를 도입함으로써 커 없는(Kerr-free) 비선형을 실현하는 것을 목표로 하는 새로운 해결 방안이 있다. 인덕턴스의 테일러 전개식에서, 이러한 대안적인 비선형성은 Ip/Ic에 비례하는 항이다. 커 없는 동작은 어떠한 분산 엔지니어링도 위상 매칭을 성취하는데 필요하지 않기 때문에 유익하다. 이득의 중심 주파수를 설정하는 펌프 주파수는 자유롭게 선택될 수 있다. 통상적인 커 없는 요소의 주요 특징은 (i) 2개의 절반 루프가 서로 연결된 것으로 묘사될 수 있는 초전도 자기 픽업 루프, (ii) 동일하지 않은 개수의 조셉슨 접합을 갖는 2개의 절반의 차단(interruption) 및 (iii) 자속 양자화의 원리에 따라 스크리닝 전류(screening current)가 루프에 흐르게 하는 유한 자속 바이어스를 포함한다. 지금까지 제공된 구현에서의 커 없는 요소의 특별한 약점은 (i) 자기 간섭(magnetic interference)에 대한 민감성 및 (ii) 특히 다수의 요소로 구성되는 어레이에서의 자기 바이어스 필드의 비균질성에 대한 민감성이다.
또한, TWPA의 일반적인 문제점은 펌프 전류의 고갈이다. 이는 전송 라인에서의 소산(dissipation)이나, 또는 TWPA가 포화 상태에 가까이 동작될 때 펌프로부터 증폭된 신호로의 파워의 전송에 기인한다. 펌프 고갈은 혼합 프로세스가 Ip와 Ic 사이의 적합한 비에 의존하기 때문에 TWPA 이득을 제한한다. TWPA에서의 다른 일반적은 문제점은 전송 라인의 전기적 파라미터의 비균질성을 야기하는 Ic의 제조 스프레드(fabrication spread)이다.
도 1의 JTWPA는 조셉슨 요소(110)와 평행판 커패시터(120)를 포함하는 도파관(waveguide)을 포함한다. 조셉슨 요소(110)는 서로 연결되며, 도파관은 당해 업계에 알려진 바와 같이 전자기파를 운반할 수 있다. 일부가 도 1에 도시된 도파관은 비선형 조셉슨 요소(110) 내의 도파관에서 혼합되는 증폭될 신호와 강한 발진기 신호를 수신하도록 배열된 입력 포트를 왼쪽에 가진다. 오른쪽에 있는 출력 포트에서, 위상 변조된 증폭된 신호가 출력으로서 획득된다. 2개의 배선층(101)은 각각, 예를 들어, 절연체로 덮이는 초전도체를 포함할 수 있다.
일반적으로, 단일 접합과 같은 조셉슨 요소는, 초전도 양자 간섭 장치(superconducting quantum interference device(SQUID)), 비대칭 SQUID 또는 자속-큐비트형(flux-qubit-like) 회로와 같은 더 복잡한 조셉슨 요소가 유효 전위 에너지(effective potential energy)를 이용하여 설명될 수 있다:
Figure pct00001
여기에서, Ej는 조셉슨 에너지이고, φ는 초전도 위상이다. c2 항은 임계 전류 및 조셉슨 인덕턴스의 선형 부분에 관련되고, c3 항은 3 파동 혼합(3-wave mixing)에 관련되고, c4 항은 커 비선형성으로도 알려진 4 파동 혼합에 관련된다.
보통 단일 접합과 비대칭 SQUID를 포함하는 SQUID는 c3 = 0이고, 이에 의해 3 파동 혼합은 발생하지 않고, 비선형성은 커 항에 의해 제공된다. 3 파동 혼합은 입력 주파수의 2배에서 펌핑하는 능력을 의미하며, 이는 바람직하다. 3 파동 혼합은 dc 전류를 주입함으로써 활성화될 수 있지만, 커 항은 0이 아닌 상태를 유지할 수도 있다.
커 항에 의해 제공된 비선형성은 공진 위상 매칭에 대한 필요성과 연관되며, 실제로, 펌프 신호에는 전송 라인을 따라 규칙적인 인터벌로 작은 위상 증분이 주어진다. 이것은 (주파수 fP에서의) 신호 및 (주파수 fI에서의) 아이들러로부터 상이한 위상 속도를 갖는 펌프에 기인한다. 이 위상 불일치는 펌프 파워에 따라 증가한다. 에너지 보존은 출력에서의 아이들러 주파수의 존재를 의미하고, 이의 주파수는 펌프에 대하여 신호 주파수의 "거울상(mirror image)"에 위치된다(fI=2fP-fS). 상세하게는, 커 모드에서, 위상 불일치 및 이득은 동일한 파라미터인 커 비선형성에 의존한다. 3개의 주파수는 3 파동 혼합의 경우 fS+fI=fP로 관련된다. 반사의 양을 최소화하기 위하여, TWPA의 양단은 주파수 fI, fS 및 fP의 각각에서 양호한 임피던스 매칭을 가질 필요가 있다.
결과적으로, 4 파동 혼합 없이 3 파동 혼합을 이용하여, 즉 커 비선형성이 억제된 상태에서 c3 항을 이용하여, TWPA를 동작시키는 것이 바람직할 것이다. 따라서, 증폭기는 커 모드가 필요로 하는 주기적인 위상 증분을 제공하기 위한 장비 없이 구성될 수 있다. 3 파동 모드에서, 위상 불일치 및 이득은 상이한 비선형 항에 따라 달라진다.
특히, 본 발명은 다음의 문제점들을 해결하거나 적어도 약화시키도록 제시된다: 첫째, 커 없는 TWPA에서 자기 간섭에 대한 민감성. 간섭은 TWPA의 초저잡음 성능을 손상시킬 수 있다. 둘째, 커 없는 TWPA에서 자기 바이어스 필드의 비균질성에 대한 민감성. 셋째, 조셉슨 접합의 제조 스프레드는 TWPA에서 임계 전류에 영향을 미친다. 이 영향들은 전송 라인 임피던스의 변동과 반사의 잠재적인 원인을 야기한다. 반사는 TWPA의 주파수 응답에 주기성을 도입하는 정상파를 야기할 수 있거나, 심지어 혼합 프로세스가 이득을 제공하는 것을 방해할 수 있다. 넷째, TWPA에서의 펌프 전류의 고갈. 이것은 TWPA의 최대 이득을 제한한다.
A. B. Zorin은 참조 문헌 [1]에서 c3 및 c4 혼합 사이의 균형이 rf-SQUID에 적합한 외부 자기장을 인가함으로써 제어될 수 있는 해결 방안을 설명한다.
Frattini 등은 참조 문헌 [2]에서, 커 혼합 항을 무효화하는 동시에 3 파동 혼합 항을 최대화하는 자속-큐비트형 회로를 설명한다. 참조 문헌 [2]의 저자들이 "초전도 비선형 비대칭 유도성 요소(Superconducting Nonlinear Asymmetric Inductive eLement(SNAIL))로 명명한 이 회로는 본 실시예들에서의 조셉슨 요소(110)에 도달하기 위하여 본 명세서에 설명되는 바와 같이 수정된다. 상세하게는, 참조 문헌 [2]에서, 조셉슨 요소는 루프의 하나의 절반에서 3개의 큰 조셉슨 접합을 가지고, 루프의 다른 절반에서 하나의 작은 조셉슨 접합을 가진다. 본 해결 방안에서, 루프의 하나의 절반에서 적어도 2개의 큰 조셉슨 요소를 갖고, 루프의 다른 절반에서 하나의 작은 조셉슨 접합을 갖는 조셉슨 요소가 사용된다. 이것은 도 2 및 3에서 나중에 예시될 것이다.
도 1의 JTWPA는, 도파관 내에, 조셉슨 요소(110) 사이에 배치된 평행판 커패시터(120)를 가진다. 매 2개의 평행판 커패시터(120) 사이의 2개의 조셉슨 요소(110)는 하나의 예이고, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 사실, 다양한 실시예에서, 매 2개의 평행판 커패시터(120) 사이에 3개 이상의 조셉슨 요소(110)가 있을 수 있다. 평행판 커패시터(120)는 전송 라인의 션트 커패시터의 대부분을 형성한다. 도 1의 JTWPA는 공면(coplanar) 도파관이다.
도 1의 JTPWA에는 자속 바이어스 라인(flux bias line(FBL))(130)이 더 구비된다. 자속 바이어스 라인(130)은 사행 경로(serpentine path)를 취하는 2 포트 회로이고, 범위가 공면 도파관의 일측으로부터 타측에 이른다. 자속 바이어스 라인(130)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 도파관의 다른 측 위로 교차하는 위치에서 평행판 커패시터(120)의 상부 전극을 형성한다. 자속 바이어스 라인(130)은, 관련된 주파수 fI, fS 및 fP에서, 값이 커패시터(120)의 리액티브 임피던스보다 훨씬 더 작은 저항기(140)를 통해 전송 라인의 접지 평면에 연결된다. 저항기(140)의 목적은 평행판 커패시터(120)로부터 접지로 rf 경로를 제공하는 것이다. 동시에, 저항기(140) 및 자속 바이어스 라인(130)은 주파수 fI, fS 및 fP에서 접지 평면의 유사한 전위를 강제한다.
도시된 바와 같이, 자속 바이어스 라인(130)은, 평행판 커패시터(120) 중 하나에 대응하는 위치에서 도파관의 다른 측 위로 배치되기 전에, 도파관의 한 측에서 도파관에 평행하게 연장되고, 도파관의 상기 다른 측에서 도파관에 평행하게 다시 연장된다. 자속 바이어스 라인(130)이 도파관에 평행하게 연장되는 경우에, 이는, 도시된 바와 같이, 각각이 컨택 홀(150)을 둘러싸는 루프를 형성할 수 있는 저항기(140)와 연결될 수 있다. 저항기(140)는 본 다층 JTWPA에서 금속층을 포함한다. 저항기(140)는 컨택을 형성하기 위하여 초전도 재료를 부분적으로 덮어씌울 수 있으며, 저항기(140)가 초전도체가 아니라 절연체를 덮어씌우는 저항기(140)의 저항성 양태가 생성된다.
조셉슨 요소(110)의 동작 파라미터는 이 요소가 루프의 하나의 절반에서 적어도 2개의 큰 조셉슨 접합을 갖고 루프의 다른 절반에서 하나의 작은 조셉슨 접합이 사용되는 것을 포함한다. 특히, 루프의 하나의 절반에서의 2개이며 단지 2개인 큰 조셉슨 접합과 루프의 다른 절반에서의 하나이며 단지 하나인 조셉슨 접합이 있을 수 있다. 또한, 작은 접합의 임계 전류는 더 큰 접합의 임계 전류에 비하여 알파의 배수만큼 작을 수 있다. 본 조셉슨 요소(110)에서, 알파는 0.27일 수 있다. 또한, 요소(110)의 루프를 통과하는 자속은 본 해결 방안에서 자속 양자(magnetic flux quantum)의 0.40배일 수 있다. 따라서, 하나의 파라미터 조합은 2개의 큰 조셉슨 접합과 하나의 더 작은 조셉슨 접합일 수 있고, 이들의 관계는 0.27이며, 자기장은 자속 양자의 0.40배에 이른다
저항기의 소산(dissipation)은 평행판 커패시터(120)의 유전 손실(dielectric loss)에 추가된다. 자속 바이어스 라인(130)에서의 dc 전류는 조셉슨 요소(110)에 대한 자기장 경사를 생성한다. 저항기(140)는 접지 평면으로의 이 전류의 누설을 방지하고, 또한 크로스오버 및 접지 평면으로부터의 초전도 루프의 형성을 방지한다. 이러한 초전도 루프는 자속이 양자화할 수 있게 한다. 도파관 접지에 대하여 유동하는 전류원이 자속 바이어스 라인(130)에서 dc 전류를 생성하기 위하여 제공될 수 있다.
전송 라인에서의 소산의 양은 평행판 커패시터(120)의 유효 손실 탄젠트를 통해 표현될 수 있다. 펌프 전류와 펌프 전압 모두는 특성 임피던스가 전송 라인을 따라 일정할 때 소산으로 인한 기하급수적 감소를 겪는다. 소산에도 불구하고 혼합 프로세스가 강한 상태로 유지되는 것을 보장하기 위하여, Ip와 Ic 사이에 고정된 비율이 유지된다면 바람직할 것이다. 이 목적으로, 위치 종속 커패시턴스 또는 위치 종속 임계 전류가 적용될 수 있다. 주로 평행판 커패시터(120)로 구성되는 위치 종속 션트 커패시턴스에 대한 표현은 아래에서 얻어진다. 커패시턴스 변화는 펌프 전압 크기의 더 빠른 감소를 희생시키면서, 전송 라인을 따라 고정된 펌프 전류 크기를 유지한다. 입력에서 TWPA로의 출력까지, 션트 커패시턴스(120)는 증가할 것이다. 그에 따라 특성 임피던스가 감소할 것이고, 임피던스 매칭 장치가 장치의 출력에 사용될 수 있다. 임피던스 매칭 장치의 예는 클로펜슈타인 테이퍼(Klopfenstein taper) 및 지수 테이퍼(exponential taper)이다.
이하, 다음의 표기가 사용된다:
a: 단위 셀 물리적 길이
G: 단위 셀의 션트 커패시턴스
V: 전압
C: 단위 셀 커패시턴스
C0: 입력에서의, 즉, x=0에서의 라인 커패시턴스
tan δ: C의 손실 탄젠트
ω: 각 주파수
L: 단위 셀 인덕턴스
x: 물리적 좌표
Z: 특성 임피던스
단위 셀 내에서 소산되는 전력은
Figure pct00002
이고, 위치 x까지의 TWPA 입력으로부터의 전체 소산은 다음의 적분이다:
Figure pct00003
우리는 V = ZI를 사용하며, 전류 크기 |I|는 일정한 것으로 가정되며,
Figure pct00004
이다. G = ωC*tan δ를 추가로 삽입하면,
Figure pct00005
이다.
중요하게는, 이 소산은 C의 가능성 있는 변동에 따라 변경되지 않는다. 한편, 위치 x에 전달되는 전력, 즉 다음을 고려한다:
Figure pct00006
상수 |I|에 대한 일관성 있는 답안은 다음과 같이 자체 제공한다:
Figure pct00007
본 실시예들에 의해 가능해지는 기술적 효과는 통상적으로 고투자율과 초전도층의 조합을 포함하는 초전도 회로에 대한 자기 차폐의 제거를 포함한다. 조셉슨 요소의 경사측정 설계는 커 없는 TWPA의 자기 차폐 요건을 완화하여, 시스템 비용과 크기에서의 절약을 가능하게 한다. 커 없는 조셉슨 요소의 경사측정 레이아웃은, 자기장의 크기에 응답하는 것과는 반대로, 요소가 자기장 경사에만 민감하게 만든다. 또한, 펌프 전류와 임계 전류 사이의 비를 고정된 값으로 유지하는 능력은 TWPA의 더 높은 이득을 가능하게 한다. 커 없는 조셉슨 요소를 위한 파라미터 선택은 요소를 가장 작은 조셉슨 접합의 크기에서의 오차(error)에 1차 둔감(first order insensitive)하게 _만든다. 또한, 자속 바이어스 라인(130)은 필요한 자기장 경사를 생성하며, 낮은 값의 저항기를 이용하여 전송 라인 접지에 연결된다. 라인을 따르는 전송 라인 임피던스의 점진적이 수정은 Ip 및 Ic 사이에 일정한 비를 유지한다.
도 2는 참조 문헌 [2]에 따른 예시적인 조셉슨 요소를 도시한다. 이미지의 상부 절반에서, 루프의 하나의 절반에서의 3개의 큰 접합과 루프의 다른 절반에서의 하나의 작은 접합을 갖는 조셉슨 요소가 도시된다. 접합의 조셉슨 에너지는, 도시된 바와 같이, 비 α로 서로 관련된다.
도면의 하부 부분은 α = 0.29, Φext/Φ0 = 0.41의 파라미터 세트에 대한 예시적인 전위를 도시한다. 다른 말로 하면, 여기에서, 외부 자기장은 자속 양자의 0.41배이다. 이것은 4차 비선형성 없이 3차 비선형성을 획득하며, 다른 말로 하면, c3 ≠ 0 및 c4 = 0이다.
조셉슨 요소가 하나의 작은 접합과 n개의 큰 접합을 가지는 경우, 파라미터 세트는 다음과 같이 결정될 수 있다. 조셉슨 요소의 유도성 에너지는 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure pct00008
여기에서, φ는 작은 접합에 대한 초전도 위상이고, α는 접합 크기의 비이고, EJ는 큰 접합(들)의 조셉슨 에너지이고, φext는 다음의 감소된 외부 자속이다:
Figure pct00009
Φext는 외부 자속이고, Φ0는 자속 양자이고, 자연 상수는 h/(2e)이다. 여기에서, h는 플랑크 상수이고, e는 전자 전하이다.
단계 1: 유도성 에너지의 최소가 φ의 함수로서 구해진다. 상기 최소에서의 φ는 φmin으로 표시된다. 검색은 복수의 최소를 방지하기 위하여 파라미터 공간 α < 1/n으로 국한될 수 있다. 파라미터 공간 α >= 1/n에서, φext의 일부 값에 대하여 2 이상의 최소가 존재하는 위험이 있다. 복수의 최소의 경우는 조셉슨 요소의 원하지 않는 히스테리시스를 초래한다.
단계 2: 테일러 전개식이 최소 근처에서 유도성 에너지의 φ 종속성을 설명하는 유효 전위 Ueff에 대하여 전개된다.
Figure pct00010
단계 3: c2가 α 및 Φext의 함수로서 조사되고 설정되고, dc2/dα = 0이다.
단계 4: c4가 α 및 Φext의 함수로서 조사되고 설정되고, c4 = 0이다.
단계 5: 최적 파라미터 쌍 (α, Φext)가 설정되고, dc2/dα = 0 및 c4 = 0이다. 또한, 여기에서, c3 ≠ 0이다. n = 2 및 n = 3에 대한 최적 파라미터는 아래에 제공된다:
n α Φext/Φ0 c3 c4
2 0.27 0.40 -0.030 0
3 0.12 0.36 -0.016 0
도 3은 본 발명의 적어도 일부 실시예에 따른 예시적인 조셉슨 요소를 도시한다. 도면의 상부 절반에서, 루프의 하나의 절반에서 2개의 큰 조셉슨 접합을 갖고 루프의 다른 절반에서 하나의 더 작은 조셉슨 접합을 갖는 조셉슨 요소가 도시된다.
도면의 하부 부분에서, 도면의 상부 부분에서와 같이 n = 2개의 조셉슨 접합(I1)과 하나의 더 작은 조셉슨 접합(I2)을 갖는 경사측정 조셉슨 요소가 도시된다. 초전도 부품(301) 및 터널 접합(302)이 조셉슨 요소에 포함된다. 임계 전류(I1)의 2개의 접합과, 임계 전류(I2)의 하나 접합이 도시되고, 조셉슨 에너지는, 도면의 상부 부분에서와 같이, α에 의해 서로 관련된다.
루프들은 이들이 대칭이 되도록 실제로 제조하기 상대적으로 용이하다. 접합에 대한 예시적인 값은 I1 = 13.7 ㎂이고 I2 = 3.7 ㎂이다. 최적 Φext에서의 이 요소의 조셉슨 인덕턴스 급수 전개식은 [1 + 0,50(Ip/Ic) + 0,00(Ip/Ic)2 +...]의 5 ㎂배에 이른다. 예시된 요소는 작은 접합 크기 I2에서의 오차에 1차 둔감하다.
도 4는 본 발명의 적어도 일부에 따른 방법의 순서도이다. 예시된 방법의 단계들은, 예를 들어, 공장 장치, 보조 장치 또는 개인용 컴퓨터에서 수행될 수 있거나, 설치될 때 기능을 제어하도록 구성된 제어 장치에서 수행될 수 있다.
단계 410은 적어도 10개의 조셉슨 요소를 내부에 포함하는 도파관 전송 라인을 제공하는 단계를 포함하고, 적어도 10개의 조셉슨 요소의 각각은 루프를 포함하고, 루프의 하나의 절반에 하나의 제1 크기의 접합이 있고, 루프의 제2 절반에 적어도 2개의 제2 크기의 접합이 있으며, 제2 크기는 상기 제1 크기보다 크다. 단계 420는 적어도 하나의 루프의 각각을 통과하는 자기장을 생성하도록 구성된 자속 바이어스 라인을 제공하는 단계를 포함한다. 단계 430은 자속 바이어스 라인과 결합된 저항기들의 세트를 제공하는 단계를 포함한다.
접합은 본 명세서에서 전술된 바와 같이 조셉슨 접합을 포함할 수 있다. 자속 바이어스 라인은, dc 전류가 이를 가로지르도록 인가되면, 필요한 자기장 경사를 생성할 수 있다. 정확히 하나라는 것은 하나이며 하나보다 더 많지는 않다는 것을 의미하고, 정확히 2개라는 것은 2개이며 2개보다 더 많지는 않다는 것을 의미한다.
개시된 본 발명의 실시예들이 본 명세서에 개시된 특정 구조, 프로세스 단계 또는 재료에 한정되지 않고, 관련 기술 분야에서의 통상의 기술자에 의해 인식될 수 있는 이의 균등물로 확장된다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 채용된 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하는 목적으로만 사용되며 한정하려는 의도는 없다는 것도 이해되어야 한다.
본 명세서 전반에 걸쳐 하나의 실시예 또는 일 실시예에 대한 언급은 그 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서에 걸쳐 다양한 실시예에서 "하나의 실시예에서" 또는 "일 실시예에서"라는 어구의 출현은 반드시 동일한 실시예를 말하는 것은 아니다. 예를 들어, "대략" 또는 "실질적으로"와 같은 용어를 이용하여 수치가 언급될 때, 정확한 수치도 또한 개시된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 복수의 아이템, 구조적 요소, 구성 요소 및/또는 재료는 편의를 위하여 공통 리스트로 제공될 수 있다. 그러나, 이 리스트는 마치 리스트의 각각의 멤버가 별개의 고유한 멤버로서 개별적으로 식별되는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 이러한 리스트의 어떠한 개별 멤버도, 반대의 표시가 없다면, 공통 그룹에서의 이들의 표시에 기초하여서만 동일한 리스트의 임의의 다른 멤버와 실질적으로 균등한 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예들과 예들은 이들의 다양한 컴포넌트에 대한 대안들과 함께 본 명세서에서 참조될 수 있다. 이러한 실시예들, 예들 및 대안들은 서로 사실상 균등한 것으로 해석되어서는 안 되고, 본 발명의 개별적이고 자율적인 표현으로서 고려되어야 한하는 것으로 이해된다.
또한, 설명된 특징, 구조 또는 특성은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다. 이어지는 설명에서, 길이, 폭, 형상 등에 대한 예와 같은 다수의 특정 상세들이 본 발명의 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위하여 제공된다. 그러나, 관련 기술 분야에서의 통상의 기술자는 본 발명이 하나 이상의 특정 상세 없이 또는 다른 방법, 컴포넌트, 재료 등과 함께 실시될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 다른 경우에, 잘 알려진 구조, 재료 또는 동작은 본 발명의 양태를 불명료하게 하는 것을 방지하기 위하여 제공되지 않거나 상세히 설명되지 않는다.
전술한 예들이 하나 이상의 특정 적용예에서의 본 발명의 원리를 예시하지만, 구현에 대한 형태, 용도 및 상세에서의 다수의 변형이 발명적 능력의 행사 없이 그리고 본 발명의 원리 및 개념을 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 따라서, 아래에 설명된 청구범위에 의한 것을 제외하고는, 본 발명은 제한되는 것으로 의도되지 않는다.
"포함하다(comprise)" 및 "구비하다(include)"라는 동사는 언급되지 않은 특징들의 존재를 배제하지 않고 필요로 하지도 않는 개방적 제한으로서 사용된다. 종속항에서 언급되는 특징들은 명시적으로 달리 언급되지 않는다면 상호 자유롭게 조합 가능하다. 본 문서 전반에 걸친 부정 관사("a", "an"), 즉 단수 형태의 사용은 복수를 배제하지 않는다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 적어도 일부 실시예는 저진폭 신호의 증폭에 있어서 산업적인 이용 가능 영역을 발견한다.
두문자 리스트
fI 아이들러 주파수(Idler frequency)
fP 발진기/펌프 주파수(Oscillator/pump frequency)
fS 신호 주파수(Signal frequency)
Ic 조셉슨 접합의 임계 전류(Critical current of Josephson junction)
Ip 펌프 전류 진폭(Pump current amplitude)
JTWPA 조셉슨 진행파 파라메트릭 증폭기(Josephson traveling wave parametric amplifier)
SQUID 초전도 양자 간섭 장치(superconducting quantum interference device)
TWPA 진행파 파라메트릭 증폭기(traveling wave parametric amplifier)
참조 부호 리스트
110 조셉슨 요소
120 션트 커패시터(평행판 커패시터)
130 자속 바이어스 라인
140 저항기
150 컨택 홀
101 배선층 요소
301 초전도 부품
302 터널 접합
410 - 420 도 4의 방법의 단계들
참조 문헌 리스트
[1] A. B. Zorin: "Josephson traveling-wave parametric amplifier with three-wave mixing", arXiv:1602.026550v3, 19 Sep 2016.
[2] N.E. Frattini, U. Vool, S. Shankar, A. Narla, K. M. Sliwa and M. H. Devoret, "3-wave mixing Josephson dipole element", arXiv: 1702.00869v3, 1 Jun 2017.

Claims (26)

  1. 진행파 파라메트릭 증폭기(traveling wave parametric amplifier)에 있어서,
    - 적어도 10개의 조셉슨 요소(Josephson element)를 내부에 포함하는 도파관 전송 라인으로서, 상기 적어도 10개의 조셉슨 요소의 각각은 루프를 포함하고, 상기 루프의 하나의 절반에 정확히 하나의 제1 크기의 조셉슨 접합이 있고, 상기 루프의 제2 절반에 적어도 2개의 제2 크기의 조셉슨 접합이 있으며, 상기 제2 크기는 상기 제1 크기보다 큰, 상기 도파관 전송 라인;
    - 상기 적어도 하나의 루프의 각각을 통과하는(threading) 자속을 생성하도록 구성된 자속 바이어스 라인(flux bias line); 및
    - 상기 자속 바이어스 라인과 결합된 저항기들의 세트
    를 포함하는, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 10개의 조셉슨 요소의 각각은 커 비선형성(Kerr nonlinearity)을 나타내지 않거나 무시할만한 기여분의 커 비선형성을 나타내며, 상기 적어도 10개의 조셉슨 요소의 각각은 3 파동 혼합(three-wave mixing)을 나타내는, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 크기의 상기 접합의 조셉슨 에너지에 대한 상기 제1 크기의 상기 접합의 조셉슨 에너지의 비는 상기 커 비선형성을 부분적으로 또는 완전히 제거하도록 구성되는, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 조셉슨 에너지들의 상기 비는 상기 접합들의 영역(area)에 의해 구성되는, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 조셉슨 에너지들의 상기 비는 상기 접합들의 초전도 임계 전류 밀도에 의해 구성되는, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진행파 파라메트릭 증폭기는, 상기 루프를 통과하는 상기 자속이 상기 커 비선형성을 최소화하는 동작 포인트에 대응하도록, 상기 자속 바이어스 라인에서의 전류 생성을 가능하게 하도록 구성되는, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 루프의 각각을 통과하는 상기 자속은 자속 양자(magnetic flux quantum)의 0.4배가 되고, 상기 적어도 10개의 조셉슨 요소의 각각은 상기 루프의 제2 절반에서 정확히 2개의 상기 제2 크기의 접합을 포함하는, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 크기의 접합의 조셉슨 에너지는 상기 제2 크기의 접합의 조셉슨 에너지의 0.27배인, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  9. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조셉슨 에너지들의 상기 비 및 상기 루프들을 통과하는 상기 자속은 더 작은 조셉슨 에너지의 변동에 동작이 1차 둔감성(first order insensitive)이도록 구성되는, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관 전송 라인은 15개보다 많은 상기 조셉슨 요소를 포함하는, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자속 바이어스 라인은 상기 도파관 전송 라인의 션트 커패시턴스를 형성하는 평행판의 상부 또는 하부 전극을 형성하는, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 자속 바이어스 라인은 상기 진행파 파라메트릭 증폭기가 증폭하도록 구성된 주파수에서 상기 션트 커패시터의 리액티브 임피던스보다 더 작은 값을 갖는 상기 저항기들을 통해 상기 도파관 전송 라인의 접지 평면에 연결되는, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 진행파 파라메트릭 증폭기는 자기장 경사를 생성하기 위하여 상기 자속 바이어스 라인에서 dc 전류를 인가하도록 구성되는, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 루프들의 각각은 주변으로부터의 균질한 자기장에 둔감하도록 경도측정(gradiometric) 구성으로 구성되는, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관 전송 라인은 2개의 조셉슨 요소로 이루어진 세트들을 포함하고, 상기 세트들은 상기 도파관 전송 라인에 배열된 상기 션트 커패시터에 의해 서로 분리되는, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 션트 커패시턴스의 값은 상기 전송 라인을 따라 마이크로웨이브 감쇠를 보상하기 위하여 상기 전송 라인의 길이를 따라 일정하지 않은, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  17. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 임계 전류의 값은 상기 전송 라인을 따라 마이크로웨이브 감쇠를 보상하기 위하여 상기 전송 라인의 길이를 따라 일정하지 않은, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 션트 커패시턴스의 값의 변동 또는 임계 전류의 값의 변동은, 설계에 의해, 마이크로웨이브 신호를 펌핑하기 위하여 노출될 때 상기 전송 라인을 따르는 대응하는 전류 분포가 일정하거나 거의 일정하도록 구성되는, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로웨이브 감쇠는 상기 션트 커패시턴스의 유전 손실에 의해 구현되는, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로웨이브 감쇠는 상기 도파관 전송 라인의 상기 저항기들에서의 손실에 의해 구현되는, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  21. 제12항 또는 제20항에 있어서,
    상기 저항기의 값 및 상기 션트 커패시턴스의 값 모두는 상기 전송 라인을 따르는 균질한 마이크로웨이브 전류 분포에 대하여 최적화되도록 구성되는, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관 전송 라인의 적어도 하나의 단부에 임피던스 매칭 장치를 더 포함하는, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭 장치는 테이퍼진(tapered) 전송 라인 매칭 요소를 포함하는, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 테이퍼진 전송 라인 매칭 요소는 클로펜슈타인 테이퍼(Klopfenstein taper)를 포함하는, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 테이퍼진 전송 라인 매칭 요소는 지수 테이퍼(exponential taper)를 포함하는, 진행파 파라메트릭 증폭기.
  26. 진행파 파라메트릭 증폭기(traveling wave parametric amplifier)를 제조하기 위한 방법에 있어서,
    - 적어도 10개의 조셉슨 요소(Josephson element)를 내부에 포함하는 도파관 전송 라인을 제공하는 단계로서, 상기 적어도 10개의 조셉슨 요소의 각각은 루프를 포함하고, 상기 루프의 하나의 절반에 정확히 하나의 제1 크기의 접합이 있고, 상기 루프의 제2 절반에 적어도 2개의 제2 크기의 접합이 있으며, 상기 제2 크기는 상기 제1 크기보다 큰 단계;
    - 상기 적어도 하나의 루프의 각각을 통과하는(threading) 자기장을 생성하도록 구성된 자속 바이어스 라인(flux bias line)을 제공하는 단계; 및
    - 상기 자속 바이어스 라인과 결합된 저항기들의 세트를 제공하는 단계
    를 포함하는, 진행파 파라메트릭 증폭기를 제조하기 위한 방법.
KR1020217025738A 2019-01-24 2020-01-08 조셉슨 진행파 파라메트릭 증폭기 KR102505547B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20195045 2019-01-24
FI20195045A FI129520B (en) 2019-01-24 2019-01-24 A traveling-wave parametric amplifier based on Josephson junctions
PCT/FI2020/050012 WO2020152393A1 (en) 2019-01-24 2020-01-08 Josephson traveling wave parametric amplifier

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210113669A true KR20210113669A (ko) 2021-09-16
KR102505547B1 KR102505547B1 (ko) 2023-03-03

Family

ID=69174515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217025738A KR102505547B1 (ko) 2019-01-24 2020-01-08 조셉슨 진행파 파라메트릭 증폭기

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11515851B2 (ko)
EP (1) EP3903415B1 (ko)
JP (1) JP7064057B2 (ko)
KR (1) KR102505547B1 (ko)
CN (1) CN113424441B (ko)
CA (1) CA3125824C (ko)
FI (1) FI129520B (ko)
WO (1) WO2020152393A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220311400A1 (en) * 2019-08-05 2022-09-29 Google Llc Parametric amplifier for qubits
US20210280633A1 (en) * 2020-03-04 2021-09-09 International Business Machines Corporation Flux bias line local heating device
CN111953308B (zh) * 2020-08-21 2022-07-12 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种磁通驱动约瑟夫森参量放大器及其制备方法
EP4012627A1 (en) 2020-12-14 2022-06-15 IQM Finland Oy Quantum processing unit comprising one or more superconducting qubits based on phase-biased linear and non-linear inductive-energy elements
CN112632894B (zh) * 2020-12-30 2021-11-23 中国计量科学研究院 约瑟夫森结阵电压输出方法、装置、设备和存储介质
KR102369817B1 (ko) * 2021-08-18 2022-03-04 국방과학연구소 압축된 양자 조명 광원을 생성하는 방법 및 이를 이용한 양자 레이더 장치
CN114665836B (zh) * 2022-05-07 2023-04-07 南京大学 基于双节四分之一波长变换线的阻抗匹配约瑟夫森参量放大器
SE545763C2 (en) * 2022-05-16 2024-01-02 Wacqt Ip Ab A travelling-wave parametric amplifier device for a quantum computer

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120098594A1 (en) * 2010-10-20 2012-04-26 California Institute Of Technology Dispersion-engineered traveling wave kinetic inductance parametric amplifier
US20180034425A1 (en) * 2015-02-06 2018-02-01 Massachusetts, University Of Squid-based traveling wave parametric amplifier

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4344052A (en) * 1980-09-29 1982-08-10 International Business Machines Corporation Distributed array of Josephson devices with coherence
JP5167504B2 (ja) * 2008-03-18 2013-03-21 日本電気株式会社 パラメトリック増幅器
GB201603700D0 (en) 2016-03-03 2016-04-20 Isis Innovation Four-wave mixing transmission line
US10740688B2 (en) 2016-03-11 2020-08-11 Rigetti & Co, Inc. Impedance-matched microwave quantum circuit systems
CN108259014A (zh) * 2018-01-10 2018-07-06 合肥本源量子计算科技有限责任公司 一种阻抗匹配约瑟夫森参量放大器及其制备方法、通信模块
US11223355B2 (en) * 2018-12-12 2022-01-11 Yale University Inductively-shunted transmon qubit for superconducting circuits

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120098594A1 (en) * 2010-10-20 2012-04-26 California Institute Of Technology Dispersion-engineered traveling wave kinetic inductance parametric amplifier
US20180034425A1 (en) * 2015-02-06 2018-02-01 Massachusetts, University Of Squid-based traveling wave parametric amplifier

Also Published As

Publication number Publication date
US11515851B2 (en) 2022-11-29
JP2022513533A (ja) 2022-02-08
JP7064057B2 (ja) 2022-05-09
CN113424441B (zh) 2023-03-28
CA3125824C (en) 2023-02-28
US20220094320A1 (en) 2022-03-24
EP3903415B1 (en) 2022-08-24
KR102505547B1 (ko) 2023-03-03
WO2020152393A1 (en) 2020-07-30
FI20195045A1 (en) 2020-07-25
EP3903415A1 (en) 2021-11-03
CN113424441A (zh) 2021-09-21
FI129520B (en) 2022-03-31
CA3125824A1 (en) 2020-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102505547B1 (ko) 조셉슨 진행파 파라메트릭 증폭기
Macklin et al. A near–quantum-limited Josephson traveling-wave parametric amplifier
Yamamoto et al. Flux-driven Josephson parametric amplifier
Kostylev et al. Spin-wave logical gates
US20180138987A1 (en) Wireless josephson parametric converter
Luomahaara et al. Kinetic inductance magnetometer
US11955934B2 (en) Superconducting traveling-wave parametric amplifier
Winkel et al. Nondegenerate parametric amplifiers based on dispersion-engineered Josephson-junction arrays
Zorin et al. Traveling-wave parametric amplifier based on three-wave mixing in a Josephson metamaterial
JP5978310B2 (ja) ２００ＭＨｚ以上の帯域幅で動作するＤＣＳＱＵＩＤベースのＲＦ磁気計
JP5167504B2 (ja) パラメトリック増幅器
JPS6126239B2 (ko)
Yu et al. Waveguide‐input resonant tunnelling diode mixer for THz communications
Yan et al. A low-noise on-chip coherent microwave source
Kornev et al. Output power and loading of superconducting quantum array
Yusupov et al. Flux-pumped Josephson travelling-wave parametric amplifiers based on Bi-SQUID cells
Guarcello et al. Modeling of Josephson traveling wave parametric amplifiers
US11737376B2 (en) Superconducting nonlinear asymmetric inductive element and related systems and methods
Castellanos-Beltran et al. Bandwidth and dynamic range of a widely tunable Josephson parametric amplifier
Oelsner et al. Application and fabrication aspects of sub-micrometer-sized Josephson junctions
Billade et al. Experimental study of frequency multiplication in a distributed array of SIS junctions
Fedorov et al. Nonreciprocal microwave transmission through a long Josephson junction
WO2020246112A1 (ja) パラメトリック増幅器
Yurke et al. Use of the Josephson junction in fundamental quantum electronics experiments
Guarcello et al. Nonlinear Behavior of Josephson Traveling Wave Parametric Amplifiers

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right