論文の概要: Probing quantum devices with radio-frequency reflectometry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.10516v1
- Date: Mon, 21 Feb 2022 20:14:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-24 07:56:47.164255
- Title: Probing quantum devices with radio-frequency reflectometry
- Title（参考訳）: 高周波反射率計による量子デバイス探査
- Authors: Florian Vigneau, Federico Fedele, Anasua Chatterjee, David Reilly,
Ferdinand Kuemmeth, Fernando Gonzalez-Zalba, Edward Laird and Natalia Ares
- Abstract要約: 高周波反射計は、その持続時間が極端に短い場合や、マイクロ秒以下の場合であってもインピーダンスの変化を測定することができる。
反射率実験の例としては、量子コンピューティングのための量子ビットとマヨラナデバイスの射影測定がある。
本書は,本手法を読者に紹介し,現在までの進歩をレビューし,高速量子デバイス力学の新しい実験を動機付けることを目的としている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 68.48453061559003
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Many important phenomena in quantum devices are dynamic, meaning that they
cannot be studied using time-averaged measurements alone. Experiments that
measure such transient effects are collectively known as fast readout. One of
the most useful techniques in fast electrical readout is radio-frequency
reflectometry, which can measure changes in impedance (both resistive and
reactive) even when their duration is extremely short, down to a microsecond or
less. Examples of reflectometry experiments, some of which have been realised
and others so far only proposed, include projective measurements of qubits and
Majorana devices for quantum computing, real-time measurements of mechanical
motion and detection of non-equilibrium temperature fluctuations. However, all
of these experiments must overcome the central challenge of fast readout: the
large mismatch between the typical impedance of quantum devices (set by the
resistance quantum) and of transmission lines (set by the impedance of free
space). Here, we review the physical principles of radio-frequency
reflectometry and its close cousins, measurements of radio-frequency
transmission and emission. We explain how to optimise the speed and sensitivity
of a radio-frequency measurement, and how to incorporate new tools such as
superconducting circuit elements and quantum-limited amplifiers into advanced
radio-frequency experiments. Our aim is three-fold: to introduce the readers to
the technique, to review the advances to date and to motivate new experiments
in fast quantum device dynamics. Our intended audience includes
experimentalists in the field of quantum electronics who want to implement
radio-frequency experiments or improve them, together with physicists in
related fields who want to understand how the most important radio-frequency
measurements work.
- Abstract（参考訳）: 量子デバイスにおける多くの重要な現象は動的であり、時間平均測定だけでは研究できない。
このような過渡効果を測定する実験は、まとめて高速読み出しと呼ばれる。
高速電気読み出しにおいて最も有用な技術の一つが高周波反射法であり、非常に短い時間でもインピーダンスの変化(抵抗性および反応性の両方)を測定することができる。
量子コンピューティングのための量子ビットとマヨラナデバイスの投影的測定、機械的運動のリアルタイム測定、非平衡温度変動の検出など、これまで実現されてきたものもいくつかある。
しかしながら、これらの実験は、(抵抗量子によって設定される)量子デバイスの典型的なインピーダンスと(自由空間のインピーダンスによって設定される)伝送線の大きなミスマッチという、高速な読み出しという中心的な課題を克服しなければならない。
本稿では,電波反射率測定の物理原理とその近しい従兄弟,電波透過・放射の測定について概説する。
本稿では、高周波測定の速度と感度を最適化する方法と、超伝導回路素子や量子制限増幅器などの新しいツールを無線周波数実験に組み込む方法について説明する。
我々の目標は3つある: 読者をこのテクニックに導入し、現在の進歩をレビューし、高速量子デバイス力学の新しい実験を動機付けることである。
我々の目指す聴衆には、電波の実験や改善を望む量子エレクトロニクスの分野の実験家や、最も重要な電波の測定方法を理解したい分野の物理学者が含まれています。
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