論文の概要: In-situ amplification of spin echoes within a kinetic inductance
parametric amplifier
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.11333v2
- Date: Tue, 6 Dec 2022 17:46:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-17 23:35:39.443571
- Title: In-situ amplification of spin echoes within a kinetic inductance
parametric amplifier
- Title（参考訳）: インダクタンスパラメトリック増幅器におけるスピンエコーのその場増幅
- Authors: Wyatt Vine, Mykhailo Savytskyi, Daniel Parker, James Slack-Smith,
Thomas Schenkel, Jeffrey C. McCallum, Brett C. Johnson, Andrea Morello, and
Jarryd J. Pla
- Abstract要約: 量子制限されたジョセフソンパラメトリック増幅器と組み合わせた超伝導マイクロ共振器は、パルス電子スピン共鳴(ESR)測定の感度を4桁以上改善する。
本稿では、磁場抵抗性薄膜超伝導薄膜を応用した弱い非線形マイクロ波共振器に直接スピンのアンサンブルを結合する技術を提案する。
パルスESR測定を1ドルpLの有効モードボリュームで行い、同じデバイスで結果のスピン信号を増幅し、400の温度で単発ハーンエコー測定において2.8倍103ドルスピンの感度を得る。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The use of superconducting micro-resonators in combination with
quantum-limited Josephson parametric amplifiers has in recent years lead to
more than four orders of magnitude improvement in the sensitivity of pulsed
Electron Spin Resonance (ESR) measurements. So far, the microwave resonators
and amplifiers have been designed as separate components, largely due to the
incompatibility of Josephson junction-based devices with even moderate magnetic
fields. This has led to complex spectrometers that operate under strict
environments, creating technical barriers for the widespread adoption of the
technique. Here we circumvent this issue by inductively coupling an ensemble of
spins directly to a weakly nonlinear microwave resonator, which is engineered
from a magnetic field-resilient thin superconducting film. We perform pulsed
ESR measurements with a $1$~pL effective mode volume and amplify the resulting
spin signal using the same device, ultimately achieving a sensitivity of $2.8
\times 10^3$ spins in a single-shot Hahn echo measurement at a temperature of
400 mK. We demonstrate the combined functionalities at fields as large as
254~mT, highlighting the technique's potential for application under more
conventional ESR operating conditions.
- Abstract（参考訳）: 近年、量子制限されたジョセフソンパラメトリック増幅器と組み合わせた超伝導マイクロ共振器の使用により、パルス電子スピン共鳴(ESR)測定の感度が4桁以上向上している。
これまでのところマイクロ波共振器と増幅器は、中程度の磁場を持つジョセフソン接合素子の非互換性のため、別個の部品として設計されている。
これにより複雑な分光計は厳密な環境下で動作し、この技術を広く採用するための技術的障壁を生み出した。
ここでは、磁場抵抗性薄膜超伝導膜から作製した弱い非線形マイクロ波共振器に直接スピンのアンサンブルを誘導的に結合することでこの問題を回避する。
パルスESR測定を1〜pL有効モード体積で行い、結果のスピン信号を同じデバイスで増幅し、最終的に400mKの温度で単発ハーンエコー測定において2.8 \times 10^3$スピンの感度を得る。
従来のESR操作条件下での応用の可能性を明らかにするため,254〜mTのフィールドでの複合機能を示す。
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