論文の概要: Cyclic Superconducting Quantum Refrigerators Using Guided Fluxon
Propagation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.00277v1
- Date: Thu, 1 Dec 2022 04:52:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-09 20:03:01.829097
- Title: Cyclic Superconducting Quantum Refrigerators Using Guided Fluxon
Propagation
- Title（参考訳）: 導波束を用いた循環超電導量子冷凍機
- Authors: Tathagata Karmakar, \'Etienne Jussiau, Sreenath K. Manikandan, Andrew
N. Jordan
- Abstract要約: 本研究では,II型超伝導体における磁場渦のガスを冷却剤として利用して,固体中での循環型量子冷凍を提案する。
我々の冷却原理は, 従来の希釈冷凍機で実現可能な基本温度以下で局所的に冷却することにより, オンチップのマイクロ冷凍用として重要な冷却を提供することができる。
- 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: We propose cyclic quantum refrigeration in solid-state, employing a gas of
magnetic field vortices in a type-II superconductor -- also known as fluxons --
as the cooling agent. Refrigeration cycles are realized by envisioning a
racetrack geometry consisting of both adiabatic and isothermal arms, etched
into a type-II superconductor. The guided propagation of fluxons in the
racetrack is achieved by applying an external electrical current, in a Corbino
geometry, through the sample. A gradient of magnetic field is set across the
racetrack allowing one to adiabatically cool down and heat up the fluxons,
which subsequently exchange heat with the cold, and hot reservoirs,
respectively. We characterize the steady state of refrigeration cycles
thermodynamically for both $s-$wave and $d-$wave pairing symmetries, and
present their figures of merit such as the cooling power delivered, and the
coefficient of performance. Our cooling principle can offer significant cooling
for on-chip micro-refrigeration purposes, by locally cooling below the base
temperatures achievable in a conventional dilution refrigerator. We estimate
$10\mathrm{nW}/\mathrm{mm}^2$ of cooling power per unit area under typical
operating conditions. Integrating the fluxon fridge to quantum circuits can
enhance their coherence time by locally suppressing thermal fluctuations, and
improve the efficiency of single photon detectors and charge sensors.
- Abstract（参考訳）: 冷却剤として第二種超伝導体(別名フラックス)内の磁場渦の気体を用いる固体状態の循環型量子冷凍を提案する。
冷凍サイクルは、断熱アームと等温アームの両方からなるレーストラック形状をII型超伝導体にエッチングすることで実現される。
競馬場におけるフラクソンの誘導伝播は、試料を通してコルビノ幾何の外部電流を印加することによって達成される。
レーストラックを横切る磁場の勾配が設定され、断熱的に冷却され、フラクトンを加熱し、それぞれ寒冷と高温の貯水池と熱交換する。
本研究では, 熱力学的に, $s-$wave と $d-$wave のペアリング対称性の双方に対して, 冷却サイクルの定常状態を特徴付けるとともに, 冷却電力の供給, 性能係数などの特性を示す。
我々の冷却原理は, 従来の希釈冷凍機で実現可能な基本温度以下で局所的に冷却することにより, オンチップのマイクロ冷凍用として重要な冷却を提供することができる。
典型的な運転条件下で単位面積あたりの冷却電力は10\mathrm{nw}/\mathrm{mm}^2$である。
フラクトン冷蔵庫を量子回路に統合することで、熱ゆらぎを局所的に抑制することでコヒーレンス時間を短縮し、単一光子検出器と電荷センサーの効率を向上させることができる。
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