約瑟夫森參量放大器（JPA）

讀取一個超導量子位元，意味著要捕捉一個微弱到幾乎觸及物理極限的微波訊號。等這個訊號爬出低溫冰箱、到達一個普通放大器時，放大器自身的雜訊早已把它淹沒。JPA是一個用約瑟夫森接面做成的微型放大器，被安放在最冷的一級、緊挨著晶片，好讓它在訊號還乾淨的時候先放大一把。正是這第一把放大，讓單次讀取成為可能：在一次量測裡就分辨出位元是0還是1，而不必把同一個實驗平均上千次。

訣竅就藏在'參量'這個詞裡。JPA本質上是一個微波諧振器，而它的關鍵'參量'——電感——是由約瑟夫森接面（常常排成一個SQUID環路）決定的。一個被稱為泵浦的強微波音調讓這個電感飛快地上下擺動。當一個頻率約為泵浦一半的微弱訊號到來時，泵浦便合著拍子把能量餵給它，於是它被放大輸出。由於沒有什麼東西被迫耗散能量，JPA可以逼近標準量子極限，也就是任何相位不敏感放大器被允許添加的最小雜訊，大約半個光子的量級。有些JPA工作在'壓縮'模式下，能在一個正交分量上做得更好，代價是另一個分量變差。

誠實的代價是頻寬和餘量。因為JPA是一個諧振器，它只放大很窄的一段頻率，往往只有幾十兆赫，所以一次只能讀取一個或少數幾個位元，還得調諧到它們身上。泵浦得太猛它就會飽和或進入非線性；它的泵浦音調和反射功率也必須被小心地布線和隔離。正是這些限制，讓這個領域轉向行波參量放大器——用一條長長的非線性傳輸線換掉諧振器，從而放大寬得多的頻段，儘管它體積更大、也更難乾淨地製造出來。