論文の概要: The Saturable Electronic Reluctance Switch: Switchable low-power and low-noise generation of magnetic fields using permanent magnets
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.05158v1
- Date: Wed, 06 May 2026 17:28:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-07 18:41:07.960443
- Title: The Saturable Electronic Reluctance Switch: Switchable low-power and low-noise generation of magnetic fields using permanent magnets
- Title（参考訳）: 飽和型電子リラクタンススイッチ:永久磁石を用いた低消費電力・低ノイズ磁場発生
- Abstract要約: 非線型強磁性回路を用いて任意の磁石の磁場をスイッチする手法を提案する。
この回路は、磁場用トランジスタと同様、所定のしきい値以上の電流を印加することにより、磁場の双安定スイッチングを実現する。
この装置は、最先端の電流搬送ワイヤと比較して、消費電力の桁違いの低減を図っている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Across many areas of science, there is a need to generate magnetic fields that are both ultra-stable and switchable on and off. While permanent and superconducting magnets offer exceptionally low-noise fields, they are not readily switchable. Conversely, electromagnets are switchable but are susceptible to current noise. We present a hybrid technique to switch the field of any arbitrary magnet through use of a non-linear ferromagnetic circuit, named the Saturable Electronic Reluctance Switch (SERS). The circuit achieves bi-stable switching of the field by applying a current above a given threshold, akin to a transistor for magnetic fields. Crucially, the applied current has minimal influence on the magnetic field output and demagnetisation of the magnet is avoided, drastically reducing power dissipation. SERS is also robust to fabrication errors, suppressing noise in the control current by several orders of magnitude in a non-ideal device. To illustrate its application, a SERS-driven device is proposed for generating ultra-stable magnetic field gradients in a scalable trapped-ion quantum computer. We find this device offers an order of magnitude reduction in power dissipation compared to state-of-the-art current carrying wires, while reducing magnetic field noise originating from current fluctuations by up to five orders of magnitude.
- Abstract（参考訳）: 多くの科学分野において、超安定かつスイッチング可能な磁場を生成する必要がある。
永久磁石と超伝導磁石は極端に低いノイズ場を提供するが、簡単には交換できない。
逆に、電磁石はスイッチング可能であるが、電流ノイズの影響を受けやすい。
本研究では、Saturable Electronic Reluctance Switch (SERS) と呼ばれる非線形強磁性回路を用いて任意の磁石の磁場を切り替えるハイブリッド技術を提案する。
この回路は、磁場用トランジスタと同様、所定のしきい値以上の電流を印加することにより、磁場の双安定切替を実現する。
極端に重要なのは、印加電流が磁場出力に最小限の影響を及ぼし、磁石の磁化を回避し、消費電力を大幅に減少させることである。
SERSは製造誤差にも耐性があり、非理想デバイスにおける制御電流のノイズを数桁の精度で抑制する。
その応用を説明するために、スケーラブルなトラップイオン量子コンピュータにおいて、超安定磁場勾配を生成するためのSERS駆動デバイスを提案する。
この装置は、電流変動に起因する磁場ノイズを最大5桁まで低減しつつ、最先端の電流搬送ワイヤと比較して、電力散逸のマグニチュード低減を図っている。
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