論文の概要: Cryogenic hyperabrupt strontium titanate varactors for sensitive
reflectometry of quantum dots
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.02933v1
- Date: Mon, 6 Mar 2023 07:05:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-07 16:51:16.903557
- Title: Cryogenic hyperabrupt strontium titanate varactors for sensitive
reflectometry of quantum dots
- Title（参考訳）: 量子ドットの感度反射率測定のための極低温超急速チタン酸ストロンチウムバラクター
- Authors: Rafael S. Eggli, Simon Svab, Taras Patlatiuk, Dominique Tr\"ussel,
Miguel J. Carballido, Pierre Chevalier Kwon, Simon Geyer, Ang Li, Erik P. A.
M. Bakkers, Andreas V. Kuhlmann, and Dominik M. Zumb\"uhl
- Abstract要約: 高周波反射法は半導体量子ドットの高帯域幅の読み出しを可能にする。
低温下での高感度化には、共振回路の注意深いインピーダンスマッチングが必要である。
本研究では, チタン酸ストロンチウムを主成分とする超急速キャパシタンス電圧特性のバラクターを導入する。
この結果, 小型で磁気抵抗性が高く, 調整可能な可変体がmK温度に到達し, 低温ラジオ周波数応用のツールボックスが拡張された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.390324193759401
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Radio frequency reflectometry techniques enable high bandwidth readout of
semiconductor quantum dots. Careful impedance matching of the resonant circuit
is required to achieve high sensitivity, which however proves challenging at
cryogenic temperatures. Gallium arsenide-based voltage-tunable capacitors,
so-called varactor diodes, can be used for in-situ tuning of the circuit
impedance but deteriorate and fail at temperatures below 10 K and in magnetic
fields. Here, we investigate a varactor based on strontium titanate with
hyperabrupt capacitance-voltage characteristic, that is, a capacitance
tunability similar to the best gallium arsenide-based devices. The varactor
design introduced here is compact, scalable and easy to wirebond with an
accessible capacitance range from 45 pF to 3.2 pF. We tune a resonant
inductor-capacitor circuit to perfect impedance matching and observe robust,
temperature and field independent matching down to 11 mK and up to 2 T in-plane
field. Finally, we perform gate-dispersive charge sensing on a
germanium/silicon core/shell nanowire hole double quantum dot, paving the way
towards gate-based single-shot spin readout. Our results bring small, magnetic
field-resilient, highly tunable varactors to mK temperatures, expanding the
toolbox of cryo-radio frequency applications.
- Abstract（参考訳）: 高周波反射率測定技術は半導体量子ドットの高帯域読み出しを可能にする。
共鳴回路の注意深いインピーダンスマッチングは高い感度を達成するために必要であるが、低温では困難である。
ガリウムヒ素をベースとした電圧可変キャパシタ、いわゆるヴァラクターダイオードは、回路インピーダンスのその場チューニングに使用することができるが、10K以下の温度で劣化して故障する。
本稿では, チタン酸ストロンチウムを主成分とする超急速キャパシタンス-電圧特性, すなわち, 最高のガリウム系デバイスに類似したキャパシタンス調整性を有するバラクターについて検討する。
ここで導入されたvaractorの設計はコンパクトでスケーラブルで、45 pfから3.2 pfまでアクセス可能な容量範囲でワイヤボンドが容易である。
共振インダクタ・キャパシタ回路を完全インピーダンス整合に調整し,11mK,最大2Tの面内磁場下でのロバスト,温度,フィールド独立整合を観測する。
最後に、ゲルマニウム/シリコンコア/シェルナノワイヤホールダブル量子ドット上でゲート分散電荷センシングを行い、ゲートベースの単発スピン読み出しへの道を開く。
この結果, 小型で磁気抵抗性が高く, 調整可能な可変体がmK温度に到達し, 低温ラジオ周波数応用のツールボックスが拡張された。
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