論文の概要: Dual-Resonator Kinetic-Inductance Detector for Distinction between
Signal and 1/f Frequency Noise
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.11310v4
- Date: Tue, 12 Dec 2023 22:56:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-14 21:27:59.704230
- Title: Dual-Resonator Kinetic-Inductance Detector for Distinction between
Signal and 1/f Frequency Noise
- Title（参考訳）: 信号と1/f周波数雑音の判別のためのデュアル共振器動インダクタンス検出器
- Authors: N. Foroozani, B. Sarabi, S. H. Moseley, T. Stevenson, E. J. Wollack,
O. Noroozian and K. D. Osborn
- Abstract要約: 本稿では、1/f雑音制限KIDに対する雑音(または雑音等価電力)の改善のためのデュアル共振器KID(DuRKID)を提案する。
このデバイスはモードのハイブリッド化を使って動作することを目的としており、TLSはどちらか一方のモードに結合する。
この研究により、DuRKIDは1/fノイズに制限されたKID検出器よりも大きく、基本的な性能上の優位性を示すことが明らかとなった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Astronomical Kinetic Inductance Detectors (KIDs), similar to quantum
information devices, experience performance limiting noise from materials. In
particular, 1/f (frequency) noise can be a dominant noise mechanism, which
arises from Two-Level System defects (TLSs) in the circuit dielectrics and
material interfaces. Here we present a Dual-Resonator KID (DuRKID), which is
designed for improved signal to noise (or noise equivalent power) relative to
1/f-noise limited KIDs. We first show the DuRKID schematic, fabricated circuit,
and we follow with a description of the intended operation, first measurements,
theory, and discussion. The circuit consists of two superconducting resonators
sharing an electrical capacitance bridge of 4 capacitors, each of which hosts
TLSs. The device is intended to operate using hybridization of the modes, which
causes TLSs to either couple to one mode or the other, depending upon which
capacitor they reside in. In contrast, the intended KID signal is directed to
an inductor, and due to hybridization this causes correlated frequency changes
in both (hybridized) modes. Therefore, one can distinguish photon signal from
TLS frequency noise. To achieve hybridization, a TiN inductor is current biased
to allow tuning of one bare resonator mode into degeneracy with the other and
measurements show that the intended resonator modes frequency tune and
hybridize as expected. The interresonator coupling and unintentional coupling
of the 2 resonators to transmission lines are also characterized in
measurements. In the theory, based on a quantum-information-science modes, we
calculate the 4-port S parameters and simulate the 1/f frequency noise of the
device. The study reveals that the DuRKID can exhibit a large and fundamental
performance advantage over 1/f-noise-limited KID detectors.
- Abstract（参考訳）: 量子情報デバイスに類似した天文学的インダクタンス検出器(kids)は、材料による性能制限ノイズを経験する。
特に、1/f(周波数)ノイズは、回路誘電体および材料界面の2レベルシステム欠陥(TLS)から生じる支配的なノイズメカニズムである。
ここでは、1/f雑音制限KIDに対して信号対雑音(または雑音等価電力)を改善するために設計されたデュアル共振器KID(DuRKID)を提案する。
まず、DuRKIDの図式化回路を示し、次に意図した動作、最初の測定、理論、議論について説明する。
この回路は、2つの超伝導共振器で4つのコンデンサの電気容量橋を共有し、それぞれTLSをホストする。
このデバイスはモードのハイブリダイゼーションを使用して動作することを意図しており、tlsはどのコンデンサに存在するかによってどちらかのモードに結合する。
対照的に、意図されたKID信号はインダクタに向けられ、ハイブリダイゼーションにより両方の(ハイブリダイド化された)モードで相関周波数が変化する。
したがって、光子信号とTLS周波数ノイズを区別することができる。
ハイブリダイゼーションを実現するために、スズインダクタを電流バイアスして、一方のベア共振器モードのチューニングを他方と縮退させ、所望の共振器モードの周波数チューニングとハイブリダイゼーションを期待通りに行うことができる。
伝送線路に対する2共振器の共振器結合と非意図結合も測定によって特徴づけられる。
この理論では、量子情報科学モードに基づき、4ポートsパラメータを計算し、デバイスの1/f周波数ノイズをシミュレートする。
この研究により、DuRKIDは1/fノイズに制限されたKID検出器よりも大きく、基本的な性能上の優位性を示すことが明らかとなった。
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