論文の概要: A near-quantum-limited diamond maser amplifier operating at millikelvin temperatures
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.05705v1
- Date: Fri, 09 May 2025 00:45:08 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-12 20:40:10.114164
- Title: A near-quantum-limited diamond maser amplifier operating at millikelvin temperatures
- Title（参考訳）: ミリケルビン温度で動作する近量子制限ダイヤモンドメーザー増幅器
- Authors: Morihiro Ohta, Ching-Ping Lee, Vincent P. M. Sietses, Ivan Kostylev, Jason R. Ball, Petr Moroshkin, Tatsuki Hamamoto, Yutaka Kobayashi, Shinobu Onoda, Takeshi Ohshima, Junichi Isoya, Hiroki Takahashi, Yuimaru Kubo,
- Abstract要約: マイクロ波量子技術はミリケルビン温度で最小の雑音を付加した弱い信号の増幅を必要とする。
本研究では, ミリケルビン温度でダイヤモンド中の不純物スピンを利用した超低雑音メーザー増幅器を実演する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Microwave quantum technologies require amplification of weak signals with minimal added noise at millikelvin temperatures. This stringent demand has been met with superconducting parametric amplifiers. While masers offer another fundamental approach, their dependence on cryogenic operation has historically posed challenges for classical communication technologies -- a barrier that does not apply to microwave quantum technologies. In this work, we demonstrate an ultra-low-noise maser amplifier utilizing impurity spins in diamond at millikelvin temperatures. We achieve power gains exceeding $\mathrm{30\,dB}$, a minimum noise temperature of $\mathrm{0.86\,K}$ (corresponding to $2.2$ noise photons), and a maximum $\mathrm{1\,\text{dB}}$ output compression point of $\mathrm{-63\,dBm}$ at $\mathrm{6.595\,\text{GHz}}$. Our results establish masers as viable components of microwave quantum technologies.
- Abstract（参考訳）: マイクロ波量子技術はミリケルビン温度で最小の雑音を付加した弱い信号の増幅を必要とする。
この強い需要は超伝導パラメトリック増幅器で満たされている。
メイザーは別の基本的なアプローチを提供するが、低温操作への依存は歴史的に古典的な通信技術 -- マイクロ波量子技術には適用できない障壁 -- に課題を提起してきた。
本研究では, ミリケルビン温度でダイヤモンド中の不純物スピンを利用した超低雑音メーザー増幅器を実演する。
我々は、$\mathrm{30\,dB}$、$\mathrm{0.86\,K}$($2.2$のノイズ光子に対応する)の最小ノイズ温度、$\mathrm{1\,\text{dB}}$出力圧縮ポイント$\mathrm{-63\,dBm}$$$\mathrm{6.595\,\text{GHz}}$以上のパワーゲインを達成する。
その結果,マイクロ波量子技術の有効成分としてメーザーが確立された。
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