論文の概要: Cryogenic RF-to-Microwave Transducer based on a DC-Biased Electromechanical System
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.01066v1
- Date: Fri, 01 Aug 2025 20:51:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-05 18:25:21.694848
- Title: Cryogenic RF-to-Microwave Transducer based on a DC-Biased Electromechanical System
- Title（参考訳）: DC-Biased Electromechanical System を用いた極低温RF-マイクロ波トランスデューサ
- Authors: Himanshu Patange, Kyrylo Gerashchenko, Rémi Rousseau, Paul Manset, Léo Balembois, Thibault Capelle, Samuel Deléglise, Thibaut Jacqmin,
- Abstract要約: 可変型静電前増幅器と超伝導電気機械キャビティを組み合わせた2段式ヘテロダインrf-to-microwaveトランスデューサについて報告する。
金属化されたSi$_3$N$_4$膜は、マイクロ波LC共振器内の真空ギャップコンデンサの可動板を形成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We report a two-stage, heterodyne rf-to-microwave transducer that combines a tunable electrostatic pre-amplifier with a superconducting electromechanical cavity. A metalized Si$_3$N$_4$ membrane (3 MHz frequency) forms the movable plate of a vacuum-gap capacitor in a microwave LC resonator. A dc bias across the gap converts any small rf signal into a resonant electrostatic force proportional to the bias, providing a voltage-controlled gain that multiplies the cavity's intrinsic electromechanical gain. In a flip-chip device with a 1.5 $\mathrm{\mu}$m gap operated at 10 mK we observe dc-tunable anti-spring shifts, and rf-to-microwave transduction at 49 V bias, achieving a charge sensitivity of 87 $\mathrm{\mu}$e/$\sqrt{\mathrm{Hz}}$ (0.9 nV/$\sqrt{\mathrm{Hz}}$). Extrapolation to sub-micron gaps and state-of-the-art $Q>10^8$ membrane resonators predicts sub-200 fV/$\sqrt{\mathrm{Hz}}$ sensitivity, establishing dc-biased electromechanics as a practical route towards quantum-grade rf electrometers and low-noise modular heterodyne links for superconducting microwave circuits and charge or voltage sensing.
- Abstract（参考訳）: 可変型静電前増幅器と超伝導電気機械キャビティを組み合わせた2段式ヘテロダインrf-to-microwaveトランスデューサについて報告する。
金属化されたSi$_3$N$_4$膜(3MHz周波数)は、マイクロ波LC共振器内の真空ギャップコンデンサの可動板を形成する。
ギャップを越えたdcバイアスは、任意の小さなrf信号をバイアスに比例した共鳴静電力に変換し、空洞の固有の電気機械的利得を乗じる電圧制御利得を与える。
10mKで作動する1.5$\mathrm{\mu}$mギャップを持つフリップチップ装置において、dc-tunable anti-spring shifts と rf-to-microwave transduction を 49V バイアスで観測し、87$\mathrm{\mu}$e/$\sqrt{\mathrm{Hz}}$ (0.9 nV/$\sqrt{\mathrm{Hz}}$) の電荷感度を達成する。
サブミクロンギャップへの外挿と最先端の$Q>10^8$膜共振器は200fV/$\sqrt{\mathrm{Hz}}$感度を予測する。
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