Parametric amplifiers are essential for analyzing and measuring the weak signals generated byquantum circuits at cryogenic temperatures. This project aims to realize a low noise travelingwave parametric amplifier (TWPA) by exploiting the nonlinear current dependence of thekinetic inductance of superconducting NbTiN nanowires. We fabricate an inductor in theform of a compact meandering nanostructure on small chips. We describe the microwavecircuit design, the simulations performed and the fabrication recipes. We present the resultsfrom the initial measurements at low-temperature (4.2 K - 0.3 K) performed in a 3He dipstickcryostat.We analyzed two different structures in this thesis. The first design implements a co-planarwaveguide structure that operates as a multi-modal cavity with resonances that can be modifiedby adjusting geometrical parameters. In contrast, the second design attempts to eliminate theseresonances by matching the impedance of the device with that of the input and output signallines. For this reason, we adopted a microstrip structure with a top-layered ground plane.In addition, the second design allows for phase matching of the signal and idler frequenciesinvolved in parametric amplification through dispersion engineering. Finally, we determineimportant parameters like the temperature dependence of the kinetic inductance, phase velocity,and characteristic impedance of the devices at cryogenic temperatures. / Parametriska förstärkare är viktiga för att analysera och mäta svaga signalerna som genererasav kvantkretsar vid kryogeniska temperaturer. Detta projekt syftar till att realisera enresande våg parametrisk förstärkare med lågt brus (TWPA) genom att utnyttja det ickelinjäraströmberoendet hos den kinetiska induktansen i supraledande NbTiN- nanotrådar. Vitillverkar en spole i form av en kompakt slingrande nanostruktur på små chips. Vibeskriver mikrovågskretsdesignen, simuleringarna som utförs samt tillverkningsprocesserna.Vi presenterar resultaten från de initiala mätningarna vid låga temperaturer (4.2 K - 0.3 K)utförda i en 3He stickkryostat.Vi analyserade två olika strukturer i detta arbete. Den första designen implementerar enkoplanar vågledarstruktur som fungerar som en multimodal kavitet med resonanser som kanmodifieras genom att justera geometriska parametrar. Däremot syftar den andra designenatt eliminera dessa resonanser genom att matcha enhetens impedans med den för ingångs-och utgångssignallinjerna. Av denna anledning valde vi en mikrostripstruktur med ettjordplan i toppskiktet. Dessutom tillåter den andra designen fasanpassning av signalen ochidlerfrekvenserna som är en del av den parametriska förstärkningen genom dispersionsteknik.Slutligen tar vi reda på viktiga parametrar som temperaturberoendet för den kinetiskainduktansen, fashastigheten och den karakteristiska impedansen för proven vid kryogeniskatemperaturer.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-315571 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Persia, Sara |
| Publisher | KTH, Tillämpad fysik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2022:171 |
Page generated in 0.0025 seconds