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Injection Locking and Parametric Locking in a Superconducting Circuit

Authors :
Danijela Marković
Emmanuel Flurin
Nicolas Roch
Benjamin Huard
J.-D. Pillet
Laboratoire Pierre Aigrain (LPA)
Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
École polytechnique (X)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Circuits électroniques quantiques Alpes (QuantECA )
Institut Néel (NEEL)
Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Quantronics Group (QUANTRONICS)
Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay
École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Circuits électroniques quantiques Alpes (NEEL - QuantECA)
Source :
Physical Review Applied, Physical Review Applied, American Physical Society, 2019, 12 (2), pp.024034. ⟨10.1103/PhysRevApplied.12.024034⟩, Physical Review Applied, 2019, 12 (2), pp.024034. ⟨10.1103/PhysRevApplied.12.024034⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
HAL CCSD, 2019.

Abstract

When a signal is injected in a parametric oscillator close enough to its resonance, the oscillator frequency and phase get locked to those of the injected signal. Here, we demonstrate two frequency locking schemes using a Josephson mixer in the parametric down-conversion regime, pumped beyond the parametric oscillation threshold. The circuit then emits radiation out of two spectraly and spatially separated resonators at frequencies determined by the locking schemes that we choose. When we inject the signal close to a resonance, it locks the oscillator emission to the signal frequency by injection locking. When we inject the signal close to the difference of resonances, it locks the oscillator emission by parametric locking. We compare both schemes and investigate the dependence of the parametric locking range on the pump and the injection signal power. Our results can be interpreted using Adler's theory for lasers, which makes a new link between laser physics and superconducting circuits that could enable better understanding of pumped circuits for quantum information applications such as error correction, circulators and photon number detectors.

Details

Language :
English
ISSN :
23317019
Database :
OpenAIRE
Journal :
Physical Review Applied, Physical Review Applied, American Physical Society, 2019, 12 (2), pp.024034. ⟨10.1103/PhysRevApplied.12.024034⟩, Physical Review Applied, 2019, 12 (2), pp.024034. ⟨10.1103/PhysRevApplied.12.024034⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....a5f85f19d21c934b2a711d5adb671df5