Nature Nanotechnology：栅极可调谐石墨烯约瑟夫逊参量放大器

吴宗涵

2022-10-25

超导量子电路拥有大量的基本量子元件，极大推动了微波量子光学的发展。在这些元件中，量子受限参量放大器对于能量范围很低（几十μeV）的量子系统的低噪声读出极其重要。此外，它们还用于产生非经典的光状态，可以作为量子增强检测的资源，比如超导参量放大器通常使用约瑟夫森结作为磁可调谐和无耗散非线性的源。近年来，研究者们致力于引入半导体弱链作为电可调非线性元件，并通过使用半导体纳米线、二维电子气体、碳纳米管和石墨烯来构建微波谐振器和量子比特。然而，由于存在平衡非线性、耗散、参与和能量规模等方面的限制，基于半导体弱链路超导参量放大器目前尚未实现。

最近，来自格勒诺布尔阿尔卑斯大学的Julien Renard等人首次构建了利用石墨烯约瑟夫森结的超导参量放大器，为量子计算、量子传感和基础科学等量子技术的发展提供了新的思路。

文章要点：

1) 研究证实该超导参量放大器的工作频率可通过栅极电压进行广泛调谐。；

2) 所得报告收益超过20 dB，且噪声性能接近标准量子极限，该研究结果扩展了用于电可调谐超导量子电路的工具集。

参考资料：

Butseraen, G., Ranadive, A., Aparicio, N. et al. A gate-tunable graphene Josephson parametric amplifier. Nat. Nanotechnol. (2022).

DOI: 10.1038/s41565-022-01235-9

https://doi.org/10.1038/s41565-022-01235-9