行波参量放大器（TWPA）

行波参量放大器是量子比特微弱的读出信号离开制冷机时遇到的第一站。读出一个量子比特，就是要捕捉一段微弱到接近单个光子的微波回声，所以必须先把它放大，否则室温下嘈杂的电子学就会把它淹没。TWPA 在做这件事时，几乎只增加物理定律所允许的最少噪声，因此被称为量子极限放大器。

从结构上看，它是一段很长的超导传输线，由成百上千个约瑟夫森结依次排成一行，信号是沿着它一路行进，而不是在单个谐振盒里来回反弹。你把一个强泵浦音和微弱信号一起注入；传输线的非线性让泵浦在两者并肩前进时把能量倾注给信号，于是信号在传输线的长度上增益 20 分贝甚至更多。因为不需要在某个固定频率上谐振，单个 TWPA 能一次放大很宽的频段，往往有好几个千兆赫宽。

这个带宽正是规模化的关键。窄带的约瑟夫森参量放大器基本上只能处理一个读出音，所以一块用很多频率读出许多量子比特的芯片就需要很多个。而一个 TWPA 就能把一整梳多路复用的音一起放大。难处在于：TWPA 又长又难制造，强泵浦可能回漏并干扰量子比特，保护它免受反射至今仍要依赖笨重的片外隔离器，所以它有助于规模化，却没有真正解决规模化。