論文の概要: Cryogenic resonant amplifier for electron-on-helium image charge readout
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.04437v1
- Date: Wed, 8 Nov 2023 03:14:39 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-09 17:17:18.221362
- Title: Cryogenic resonant amplifier for electron-on-helium image charge readout
- Title（参考訳）: 電子対ヘリウムイメージチャージリードアウトのための低温共振増幅器
- Authors: Mikhail Belianchikov, Jakob A. Kraus, and Denis Konstantinov
- Abstract要約: ハイブリッドのRydberg-spin量子ビットは、電子スピンを用いた量子コンピューティングへの有望な道のりのようだ。
主な技術的課題は、単一の電子のリドバーグ転移によって誘導されるfA範囲の画像電流を検出することである。
本稿では, 自家製極低温増幅器を用いた共振画像電流検出器の実現に向けた進展を報告する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: An electron-on-helium qubit is a promising physical platform for quantum
information technologies. Among all the "blueprints" for the qubit realization,
a hybrid Rydberg-spin qubit seems to be a promising one towards quantum
computing using electron spins. The main technological challenge on the way to
such qubits is a detection of fA range image current induced by Rydberg
transition of a single electron. To address this problem we aim to use a tank
LC-circuit in conjunction with a high impedance and low power dissipation
cryogenic amplifier. Here, we report our progress towards realization of a
resonant image current detector with a home-made cryogenic amplifier based on
FHX13LG HEMT. We present a detailed characterization of the transistor at room
and cryogenic temperatures, as well as details of the amplifier design and
performance. At the power dissipation level of amplifier well below
100~${\mu}$W the measured voltage and current noise level is 0.6~nV/$\sqrt{Hz}$
and below 1.5~fA/$\sqrt{Hz}$, respectively. Based on the actual image current
measurements of the Rydberg transition in a many-electron system on liquid
helium, we estimate SNR=8 with the measurement bandwidth 1 Hz for the detection
of a single-electron transition, providing the noise level at the output is
solely determined by the noise of the amplifier.
- Abstract（参考訳）: electron-on-helium qubitは量子情報技術にとって有望な物理プラットフォームである。
量子ビット実現のための「ブループリント」の中で、rydberg-spin qubitのハイブリッドは電子スピンを用いた量子コンピューティングに有望であると思われる。
このような量子ビットへの道における主な技術的課題は、単一電子のライドバーグ遷移によって引き起こされるfa範囲の画像電流の検出である。
この問題に対処するために,高いインピーダンスと低消費電力極低温増幅器を併用したLC回路を用いた。
本稿では,FHX13LG HEMTに基づく自家製極低温増幅器を用いた共鳴画像電流検出器の実現に向けた進展を報告する。
本報告では, 室温, 低温におけるトランジスタの詳細な特性と, 増幅器の設計と性能について述べる。
増幅器の出力散逸レベルは100〜${\mu}$w以下であり、測定電圧と電流ノイズレベルはそれぞれ0.6〜nv/$\sqrt{hz}$、1.5〜fa/$\sqrt{hz}$以下である。
液体ヘリウム上の多電子系におけるリドバーグ遷移の実際の画像電流測定に基づいて、単電子遷移検出のための測定帯域幅1hzのsnr=8を推定し、増幅器のノイズのみにより出力のノイズレベルが決定されるようにした。
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