論文の概要: Overcoming the Thermal-Noise Limit of Microwave Measurements by Pre-cooling with an Active Cold Load

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.05371v2
• Date: Sun, 01 Dec 2024 17:28:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-03 20:22:24.897116
• Title: Overcoming the Thermal-Noise Limit of Microwave Measurements by Pre-cooling with an Active Cold Load
• Title（参考訳）: アクティブ冷荷重による予冷却によるマイクロ波計測の熱雑音限界の克服
• Authors: Kuan-Cheng Chen, Mark Oxborrow,
• Abstract要約: 本稿では,マイクロ波空洞の電磁モードを占有する劣化熱光子の大部分が,測定を行う直前に除去する「アクティブ予冷却(APC)」法を提案する。 この負荷は商業用低雑音増幅器(LNA)の入力の形を取る。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.34530027457862006
• License:
• Abstract: We introduce a method, which we here name ``active pre-cooling'' (APC), for removing, just prior to performing a measurement, a large fraction of the deleterious thermal photons that would otherwise occupy the electromagnetic modes of a microwave cavity or some alternative form of radio-frequency resonator. The removal is achieved by temporarily over-coupling the cavity's modes to an active cold load (ACL). We report a room-temperature bench-top demonstration of the method, where this load takes the form of the input of a commercial low-noise amplifier (LNA). No isolator is inserted between the LNA's input and the cavity's coupling port. The noise temperature of a monitored microwave mode drops to 123 K. Upon incorporating our pre-coolable cavity into a time-resolved (tr-) EPR spectrometer, a commensurate improvement in the signal-to-noise ratio is observed, corresponding to a factor-of-5 speed up over a conventional tr-EPR measurement at room temperature for the same precision and/or sensitivity. Modeling indicates the feasibility, for realistic mode quality factors and couplings, of cooling the room-temperature cavity's modes down to a few tens of K, and for this coldness to last several tens of s, whilst the cavity and its contents are optimally interrogated by a microwave tone or pulse sequence. The method thus provides a simple and generally applicable approach to improving the sensitivity and/or read-out speed in pulsed and time-resolved EPR spectroscopy, quantum detection and other radiometric measurements. It provides a first-stage cold reservoir (of microwave photons) for other, deeper cooling methods to work from and, through the use of cryogenic ACLs (realized, in the first instance, as the inputs of existing cryogenic low-noise amplifiers), the method could itself be directly extended to lower temperature regimes.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,マイクロ波空洞の電磁モードや電波共振器の代替形態を占有する劣化熱光子の大部分が,測定を行う直前に除去する「アクティブ予冷却(APC)」という手法を紹介する。 この除去は、キャビティモードをアクティブコールドロード(ACL)に一時的にオーバーカップリングすることで達成される。 本手法の室温ベンチトップ実験を行い,商業用低雑音増幅器 (LNA) の入力形式を取り入れた。 LNAの入力と空洞の結合ポートの間にアイソレータは挿入されない。 予冷却キャビティを時間分解型(tr-)EPRスペクトロメータに組み込むと, 従来の tr-EPR 測定よりも5倍の速度で, 同じ精度で, 感度で, 従来の tr-EPR 測定よりも5倍早く, 信号-雑音比の複合的な改善が観測された。 モデリングは、室温キャビティのモードを数万Kまで冷却する現実的なモード品質要因とカップリングの実現可能性を示し、この寒さは数十秒持続する一方で、キャビティとその内容はマイクロ波トーンまたはパルスシーケンスによって最適に疑問視される。 この方法では、パルスおよび時間分解型EPR分光法、量子検出法、その他の放射能測定における感度および/または読み出し速度を改善するための、単純で一般的なアプローチを提供する。 マイクロ波光子の第1段冷保存装置で、低温のACL(最初の例では、既存の低温の低ノイズ増幅器の入力として実現)を使うことで、より深い冷却方法が動作し、より低温のレギュレーションに直接拡張できる。

関連論文リスト

• Microwave Hall measurements using a circularly polarized dielectric cavity [0.0]
  我々は、円偏光マイクロ波を発生できる高品質な素子を備えた円偏光空洞を開発した。 我々は,金属単結晶のマイクロ波ホール導電率を測定する新しい方法を確立した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-04-15T10:51:03Z)
• An anti-maser for quantum-limited cooling of a microwave cavity [58.720142291102135]
  低温下で凝縮物の状態を生成する方法の実験的検討を行った。 この状態は、空洞からマイクロ波光子を効率的に除去するために使用される。 このような「アンチメーザー」デバイスは、ミリケルビン温度への冷却を必要とするアプリケーションにとって非常に有益である可能性がある。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-07-24T11:12:29Z)
• A highly-sensitive broadband superconducting thermoelectric single-photon detector [62.997667081978825]
  熱電検出器(TED)は、単一光子の吸収による有限温度差を開回路熱電圧に変換する。 TEDでは、選択した設計や素材に応じて、約15GHzから約150Hzの周波数の単一光子を公開できる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-02-06T17:08:36Z)
• Temperature Sensing with RF-Dressed States of Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond [0.0]
  ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)センターは、センシティブな温度センサーを実現するための有望なシステムである。 逆磁場下での高周波(RF)磁場にdressした量子状態のCW-ODMRを用いた新しい温度測定法を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-05-14T05:38:22Z)
• Photoinduced prethermal order parameter dynamics in the two-dimensional large-$N$ Hubbard-Heisenberg model [77.34726150561087]
  2次元相関電子モデルにおいて、競合する秩序相の微視的ダイナミクスについて検討する。 2つの競合する位相間の光誘起遷移をシミュレートする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-05-13T13:13:31Z)
• Recent Developments in Quantum-Circuit Refrigeration [0.0]
  2017年、量子回路冷凍機が発明され、一連の実験研究に影響を与えた。 理論的には、最先端の超伝導共振器と量子ビットはナノ秒で10〜4ドル以下でリセットできると予測されている。 将来的には、QCRは超伝導量子ビットを迅速にリセットし、実用的な量子コンピュータを構築するという大きな課題を支援するために実験的に使用されるかもしれない。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-11-22T14:27:26Z)
• Measurement of the Low-temperature Loss Tangent of High-resistivity Silicon with a High Q-factor Superconducting Resonator [58.720142291102135]
  温度70mKから1Kの範囲で高比抵抗(100)シリコンウェハの直接損失タンジェント測定を行った。 この測定は, 高温超伝導ニオブ共振器を利用した技術を用いて行った。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-19T20:13:07Z)
• Bench-top Cooling of a Microwave Mode using an Optically Pumped Spin Refrigerator [1.8922128824659967]
  マイクロ波モードから1.45GHzの温度光子を実験的に除去する。 マイクロ波モードのノイズ温度は50+18_-32$Kに低下した。 本システムは,低雑音検出,量子メモリ,量子化マシンを実現するための,狭帯域かつ極めて便利なプラットフォームとして認識する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-04-01T06:07:37Z)
• Adiabatic Sensing Technique for Optimal Temperature Estimation using Trapped Ions [64.31011847952006]
  捕捉イオンを用いた最適なフォノン温度推定のための断熱法を提案する。 フォノンの熱分布に関する関連する情報は、スピンの集合的な自由度に伝達することができる。 それぞれの熱状態確率は、各スピン励起構成に近似的にマッピングされることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-12-16T12:58:08Z)
• Real-time estimation of the optically detected magnetic resonance shift in diamond quantum thermometry [47.50219326456544]
  ナノダイヤモンド(NDs)における窒素空孔中心の光検出磁気共鳴(ODMR)の周波数シフトのリアルタイム推定手法について検討する。 近年,多点ODMR測定とND粒子追跡を蛍光顕微鏡に効果的に統合することで,生体内温度の安定なモニタリングが実証されている。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-06-12T01:44:35Z)
• A robust fiber-based quantum thermometer coupled with nitrogen-vacancy centers [29.359306535600815]
  我々は、磁界ノイズとマイクロ波パワーシフトを著しく分離できるロバストファイバベースの量子温度計を提案する。 周波数変調方式により、ゼロフィールド光検出磁気共鳴スペクトルにおけるシャープディップの変動を検出することにより、温度測定を実現する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-04-09T03:24:52Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。