工作频率可调且免受Kerr效应影响的三波混频器件

2021/12/27

在超导量子计算中,三波混频是一种具有重要应用的过程,可用于实现量子极限放大和参数耦合等。实现三波混频的器件包含的Kerr项,会引起Stark频移等寄生效应,需要设法避免。超导非线性非对称感性元件(SNAIL)是一种经典的实现三波混频器件,其在合适的磁通偏置点下Kerr项为0,但一个调制周期内只有一个这样的点,即工作频率是固定的,在应用上很受限。

近日,耶鲁大学的研究人员把SNAIL中的小结变成SQUID环,设计了一种梯度计SNAILG-SNAIL),它有两个而非一个偏置磁通,从而可以独立调节Kerr系数和工作频率。实验测到的Kerr-free偏置点与理论有偏移,原因可能是片内的参数波动。该器件工作频率在1.7GHz范围内调节时,都能保持对Kerr效应的有效抑制,且作为参量放大器都可以实现最高20dB的增益,说明具有足够的三波混频效应,但要同时实现高动态范围还需进一步优化控制参数。

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该研究还比较初步,但已经让我们看到了通过在设计上增加自由度来提高系统性能的潜力,G-SNAIL未来也有望用于行波参量放大器中。

论文信息:
https://arxiv.org/abs/2112.09785

(张颖珊)