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约瑟夫森参量放大器（JPAs）是量子信息处理的关键组件，因其能以接近量子极限的噪声性能放大微弱量子信号。这对于量子比特读出、量子传感和量子通信等应用至关重要，这些领域对信号保真度和相干性保存有着严苛要求。与传统射频系统中使用的CMOS和HEMT放大器不同，JPAs专门针对毫开级（mK）低温环境优化。CMOS放大器集成度虽高，但在超低温环境下因高噪声而性能受限；HEMT放大器虽噪声性能更优，却功耗过高且难以适应mK级工作温度。相较之下，JPAs兼具低功耗、超低噪声和优异的低温兼容性，成为量子系统的理想选择。该研究第一部分比较了这些射频放大器的特性，阐明了JPAs在低温量子应用中的优势。第二部分重点研究了基于单约瑟夫森结与结阵列的JPA设计与分析。单结JPA虽利用非线性电感实现放大，但存在增益压缩、动态范围受限及制备敏感性等缺陷。为突破这些限制，该工作探索了采用约瑟夫森结阵列的JPA设计。阵列结构通过分布式非线性响应，显著提升了功率处理能力、线性度、阻抗可调性及相干性，同时降低了相位噪声。研究团队运用量子理论与CAD工具，对多种先进JPA架构进行仿真对比，系统评估了其性能权衡及相较于传统设计的改进。