論文の概要: Watching a Superconducting Coplanar Waveguide Heat Up with a Single Color Center

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.15398v1
• Date: Sat, 13 Jun 2026 17:01:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-16 16:21:33.54967
• Title: Watching a Superconducting Coplanar Waveguide Heat Up with a Single Color Center
• Title（参考訳）: 超伝導コプラナー導波路を1色中心で加熱する様子
• Authors: Ioannis Karapatzakis, Jeremias Resch, David Hunger, Wolfgang Wernsdorfer,
• Abstract要約: ダイヤモンドの単一の色中心は、その低温環境の局所的なプローブを提供する。 我々は,ダイヤモンド膜用オンチップ温度計として,単一スペクトル安定スズ空洞(SnV)センターを構築した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.04666493857924358
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Single color centers in diamond offer a local probe of their cryogenic environment, providing a direct way to quantify heating in spin-control hardware. Here, we establish a single spectrally stable tin-vacancy (SnV) center as an on-chip thermometer for a diamond membrane and use it to characterize microwave- and radio-frequency-induced heating in a superconducting coplanar waveguide patterned on the same chip. We first calibrate the temperature dependence of the optical C-transition frequency and linewidth from $20\,\mathrm{K}$ down to the few-kelvin regime. At lower temperatures, where the optical response becomes weakly temperature dependent, we use the spin-lattice relaxation time $T_1$ as a complementary thermometer and tune its sensitivity with the transverse magnetic-field component. Applying this local thermometer to a niobium coplanar waveguide, we observe magnetic-field-dependent superconducting breakdown under GHz drive, accompanied by abrupt heating of the diamond. In contrast, at $20\,\mathrm{MHz}$ and $400\,\mathrm{mT}$, relevant for nuclear-spin control, we detect no measurable heating up to the breakdown threshold of $9.4\,\mathrm{dBm}$, corresponding to $B_\mathrm{ac}\sim1.2\,\mathrm{mT}$. These results define a safe operating window for superconducting microwave and RF control structures in diamond-based quantum nodes.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンドの単一の色中心は、その低温環境の局所的なプローブを提供し、スピン制御ハードウェアの加熱を直接定量化する方法を提供する。 そこで我々は、ダイヤモンド膜用オンチップ温度計として、単一スペクトル安定スズ空洞(SnV)中心を確立し、同じチップ上にパターン化された超伝導コプラナー導波路のマイクロ波および高周波誘導加熱特性を特徴付ける。 我々はまず,光学C遷移周波数と線幅の温度依存性を20,\mathrm{K}$から数ケルビン状態までキャリブレーションする。 光応答が弱くなる低い温度では、スピン格子緩和時間$T_1$を補体温度計として使用し、その感度を横磁場成分と調整する。 この局所温度計をニオブコプラナー導波路に適用し、GHz駆動下で磁場依存性の超伝導破壊を観察し、ダイヤモンドの急激な加熱を伴った。 対照的に、20,\mathrm{MHz}$と400,\mathrm{mT}$は、核スピン制御に関連するもので、$B_\mathrm{ac}\sim1.2\,\mathrm{mT}$に対応する9.4\,\mathrm{dBm}$の分解しきい値まで測定可能な加熱は検出しない。 これらの結果は、ダイヤモンドベースの量子ノードにおける超伝導マイクロ波およびRF制御構造のための安全な動作窓を定義する。

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