論文の概要: Heatpipe-cooled in-vacuum electromagnet for quantum science experiment
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.08931v1
- Date: Fri, 11 Apr 2025 19:19:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-15 16:49:02.662669
- Title: Heatpipe-cooled in-vacuum electromagnet for quantum science experiment
- Title（参考訳）: 熱パイプ冷却真空電磁石による量子科学実験
- Authors: Kenneth Nakasone, Paola Luna, Andrei Zhukov, Matthew Tao, Garrett Louie, Cristian D. Panda,
- Abstract要約: 量子慣性センサーは一般相対性理論を試験し、基本定数を測定し、実験室のダークマターとダークエネルギーを精度良く探究する。
その精度は、レーザー、マイクロ波、電場、磁場の集まりで原子状態の慎重に振付された量子制御に大きく依存している。
これは、サイズ、重量、電力使用量、ロバスト性、モジュラリティ、使いやすさを低下させる装置を必要とする。
本稿では、様々な量子制御操作に必要な磁場を生成できる真空電磁石の設計と実装について述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: Quantum inertial sensors test general relativity, measure fundamental constants, and probe dark matter and dark energy in the laboratory with outstanding accuracy. Their precision relies heavily on carefully choreographed quantum control of the atomic states with a collection of lasers, microwaves, electric and magnetic fields. Making this technology available outside of the laboratory would unlock many applications, such as geophysics, geodesy and inertial navigation. However, this requires an apparatus of reduced size, weight, power use and increased robustness, modularity and ease-of-use. Here, we describe the design and implementation of an in-vacuum electromagnet able to create the magnetic fields necessary for various quantum control operations, such as magneto-optical trapping or magnetic levitation to assist evaporative cooling. Placing the electromagnet inside the vacuum chamber has significant advantages, such as fast switching times that are not limited by induced current inside the vacuum chamber metal, reduced size, weight and power usage. However, dissipating the heat produced typically requires complex designs that include bulky metal heatsinks or cooling using water or cryogens. Our design implements heatpipes in a compact, low-vibration and robust apparatus, which use a phase transition in the working fluid to achieve thermal conductivity that is more than one hundred times larger than that of typical bulk metal. We show that the setup can conduct more than 50 W of thermal power in a configuration that provides ample optical access and is compatible with the ultra-high vacuum requirements of atomic and molecular experiments.
- Abstract（参考訳）: 量子慣性センサーは一般相対性理論を試験し、基本定数を測定し、実験室のダークマターとダークエネルギーを精度良く探究する。
その精度は、レーザー、マイクロ波、電場、磁場の集まりで原子状態の慎重に振付された量子制御に大きく依存している。
この技術を研究室の外で利用できるようにすれば、地球物理学、測地学、慣性航法といった多くの応用を解き放つことになる。
しかし、これはサイズ、重量、電力使用量、ロバスト性、モジュラリティ、使いやすさの向上を必要とする。
本稿では、磁気光学トラップや磁気浮上など、様々な量子制御操作に必要な磁場を生成できる真空中電磁石の設計と実装について述べる。
真空室内部の電磁石の配置には、真空室金属内部の誘導電流によって制限されない高速な切換時間、小型化、軽量化、電力使用量などの大きな利点がある。
しかし、熱を放散するためには通常、金属製のバルクのヒートシンクや、水や低温で冷却する複雑な設計が必要となる。
本設計では, 従来のバルクメタルの100倍以上の熱伝導率を実現するために, 作動流体の相転移を利用した小型で低振動で頑健な装置にヒートパイプを実装した。
この装置は、光学的アクセスが豊富で、原子・分子実験の超高真空要求に適合する構成で、50W以上の熱電力を動作させることができることを示す。
関連論文リスト
- A Flux-Tunable cavity for Dark matter detection [35.97330323014487]
超伝導3次元マイクロ波空洞と直流束可変SQUIDを結合させて電子的に調整可能な空洞構造を構築する。
我々は、暗カウントレートが約64秒/秒の暗黒物質探索を行い、その運動混合角を5.672GHzから5.694GHzのチューナブルバンドで$varepsilon 4times 10-13$に制限する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-01-12T17:30:51Z) - Light-induced fictitious magnetic fields for quantum storage in cold atomic ensembles [20.77204722797697]
我々は、低温原子アンサンブルにおける量子メモリの寿命を延ばすために、光学的に生成された架空の磁場を利用することができることを示した。
量子記憶に架空の磁場を用いることの利点は、これらの磁場を合成できる速度と空間的精度にある。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-06-12T14:20:20Z) - 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) - First design of a superconducting qubit for the QUB-IT experiment [50.591267188664666]
QUB-ITプロジェクトの目標は、量子非破壊(QND)測定と絡み合った量子ビットを利用した、反復的な単一光子カウンタを実現することである。
本稿では,Qiskit-Metalを用いた共振器に結合したトランスモン量子ビットからなる第1の超伝導デバイスの設計とシミュレーションを行う。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-07-18T07:05:10Z) - Probing quantum devices with radio-frequency reflectometry [68.48453061559003]
高周波反射計は、その持続時間が極端に短い場合や、マイクロ秒以下の場合であってもインピーダンスの変化を測定することができる。
反射率実験の例としては、量子コンピューティングのための量子ビットとマヨラナデバイスの射影測定がある。
本書は,本手法を読者に紹介し,現在までの進歩をレビューし,高速量子デバイス力学の新しい実験を動機付けることを目的としている。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-02-21T20:14:21Z) - Slowing down light in a qubit metamaterial [98.00295925462214]
マイクロ波領域の超伝導回路は 未だにそのような装置を欠いている
共振導波路に結合した8量子ビットからなる超伝導メタマテリアルにおいて、電磁波の減速を実証した。
本研究は, 超伝導回路の高柔軟性を実証し, カスタムバンド構造を実現することを目的とした。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-02-14T20:55:10Z) - Ultrastrong magnetic light-matter interaction with cavity mode
engineering [0.0]
超小型モードボリュームと超高品質率の共振器を試作する手法を提案する。
材料や製造物によって制限される最小品質の劣化を最小限に抑えることで、任意に小さなモードのボリュームを実現することができることを示す。
これらの方法は、量子コンピューティングにおける高協調性マイクロ波-スピンカップリングや、コンパクト電子常磁性共鳴センサーからダークマターサーチのような基礎科学への新たな応用を可能にする。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-30T14:26:33Z) - A low-loss ferrite circulator as a tunable chiral quantum system [108.66477491099887]
単結晶イットリウム鉄ガーネット(YIG)を3次元キャビティ内に構築した低損失導波管循環器を実演した。
超伝導ニオブキャビティとキラル内部モードのコヒーレントカップリングについて述べる。
また、この系の有効非エルミート力学とその有効非相互固有値についても実験的に検討する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-06-21T17:34:02Z) - Multifunctional Superconducting Nanowire Quantum Sensors [2.8179433392269817]
超伝導ナノワイヤ単光子検出器(SNSPD)は、高量子効率と低暗数単光子検出を提供する。
ここでは,非晶質SNSPDの磁場中において,無視可能な暗カウントレートで最大$pm 6$Tの頑健な性能を示す。
また、SNSPDは100$mathrmmu T/sqrtHz$以上の感度の磁力計や20$mathrmmu K/sqrtHzの感度の温度計としても使用できることを示した。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-03-17T20:23:59Z) - Circulation by microwave-induced vortex transport for signal isolation [0.0]
マイクロ波領域の商業循環器は一般的に強磁性材料と波動干渉を用いる。
このような配列内の単一の渦の量子コヒーレント運動は、非相互挙動を引き起こすのに十分であることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-10-08T16:57:16Z) - Quantum coherent spin-electric control in a molecular nanomagnet at
clock transitions [57.50861918173065]
ナノスケールでのスピンの電気的制御は、スピントロニクスのアーキテクチャ上の利点を提供する。
分子スピン材料における電場(E-場)感度の最近の実証が注目されている。
これまでに報告された電子場感度はかなり弱く、より強いスピン電結合を持つ分子をどうやって設計するかという問題を引き起こした。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-05-03T09:27:31Z)
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。