論文の概要: High-impedance resonators for strong coupling to an electron on helium
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.19592v1
- Date: Fri, 25 Oct 2024 14:37:23 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-28 13:33:48.118318
- Title: High-impedance resonators for strong coupling to an electron on helium
- Title（参考訳）: ヘリウム上の電子との強い結合のための高周波共振器
- Authors: G. Koolstra, E. O. Glen, N. R. Beysengulov, H. Byeon, K. E. Castoria, M. Sammon, B. Dizdar, C. S. Wang, D. I. Schuster, S. A. Lyon, J. Pollanen, D. G. Rees,
- Abstract要約: 我々は、ヘリウム上の電子との強い結合に適合する高インピーダンス超伝導マイクロ波共振器の設計を導入する。
内部品質の中央値が3.9times 105$、平均インピーダンスが2.5k$Omega$の窒化チタン共振器を作製・測定した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: The in-plane motion of an electron on helium can couple to superconducting microwave resonators via electrical dipole coupling, offering a robust and rapid readout scheme. In previous efforts, microwave resonator designs for electrons on helium have lacked the coupling strength to reach the strong coupling regime, where coherent quantum effects outlast both electron and resonator decoherence rates. High-impedance superconducting microwave resonators offer a path to strong coupling, but integrating such resonators with electrons on helium remains an outstanding challenge. Here, we introduce a high-impedance resonator design compatible with strong coupling to electrons on helium. We fabricate and measure titanium nitride resonators with median internal quality factors of $3.9\times 10^5$ and average impedance of 2.5 k$\Omega$, promising a seven-fold increase in coupling strength compared with standard 50$\Omega$ resonators. Additionally, we develop a simplified resonator model from the capacitance matrix and sheet inductance that accurately predicts the mode frequencies, significantly simplifying the design process of future resonators for investigating quantum effects with electrons on helium.
- Abstract（参考訳）: ヘリウム上の電子の面内運動は、電気双極子結合によって超伝導マイクロ波共振器と結合し、堅牢で迅速な読み出し方式を提供する。
従来、ヘリウム上の電子に対するマイクロ波共振器の設計は結合強度に欠けており、コヒーレント量子効果は電子と共振器のデコヒーレンス速度を上回り、強い結合状態に達した。
高インピーダンス超伝導マイクロ波共振器は強いカップリングへの道を提供するが、そのような共振器とヘリウム上の電子を統合することは大きな課題である。
ここでは、ヘリウム上の電子との強い結合に適合する高インピーダンス共振器の設計を導入する。
平均インピーダンスは2.5 k$\Omega$で, 通常の50 $\Omega$の共振器と比較して7倍の結合強度を期待できる。
さらに, キャパシタンス行列とシートインダクタンスから簡易な共振器モデルを構築し, モード周波数を正確に予測し, ヘリウム上の電子による量子効果を研究するための将来の共振器の設計プロセスを大幅に単純化する。
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