論文の概要: Traceable In Situ Microwave Power Measurement at the Cryogenic Device Plane in a Dilution Refrigerator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.12751v1
• Date: Tue, 14 Jul 2026 13:18:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-15 17:08:30.15519
• Title: Traceable In Situ Microwave Power Measurement at the Cryogenic Device Plane in a Dilution Refrigerator
• Title（参考訳）: 希釈冷凍機における極低温デバイス平面におけるマイクロ波パワーのトレーサブル測定
• Abstract要約: 超伝導量子回路のキャラクタリゼーションと動作には, 低温デバイスに供給されるマイクロ波の正確な知識が不可欠である。 本稿では, 極低温装置面におけるRFパワーのその場測定手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 32.63669289843474
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Accurate knowledge of the microwave power delivered to a cryogenic device under test (DUT) is essential for the characterization and operation of superconducting quantum circuits. However, this information is difficult to obtain inside dilution refrigerators because of distributed attenuation, impedance mismatch, switch-path repeatability, and temperature-dependent microwave components. This paper presents an in situ measurement method for RF power at the cryogenic device plane. The method uses a custom variable temperature stage (VTS) as a cryogenic thermal-transfer element. The TVS is alternately heated by a four-wire DC heater and by microwave power dissipated in a 20 dB pass-through attenuator. By fitting the thermal transients and comparing the corresponding steady-state temperatures, the absorbed microwave power is inferred from a directly measured DC electrical power through an AC/DC substitution procedure. The finite reflection and transmission of the attenuator are then accounted for by cryogenic two-port scattering-parameter measurements based on a switch-assisted Short--Open--Load--Reciprocal calibration, so that the result is referred to the DUT reference plane. The system is demonstrated in a dilution refrigerator with powers between -43 and -58 dBm at the DUT input plane. The demonstrated relative standard uncertainty ranges from about 2% at -43.9 dBm to about 40% at -57.6 dBm. The proposed approach combines thermal RF power transfer, cryogenic S-parameter correction, and uncertainty evaluation in a measurement architecture compatible with quantum-device experiments, providing a practical route toward traceable microwave-power calibration at millikelvin stages.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子回路のキャラクタリゼーションと動作には,DUT(Creogenic Device under Test)のマイクロ波パワーの正確な知識が不可欠である。 しかし、この情報は、分散減衰、インピーダンスミスマッチ、スイッチパスの再現性、温度依存性のマイクロ波成分により、内部の希釈冷凍機を得るのは難しい。 本稿では, 極低温装置面におけるRFパワーのその場測定手法を提案する。 低温熱伝達素子として、カスタム可変温度ステージ(VTS)を用いる。 TVSは4本のワイヤDCヒーターで交互に加熱され、20dBパススルー減衰器でマイクロ波電力が放出される。 熱過渡度を調整し、対応する定常温度を比較することにより、吸収されたマイクロ波電力は、AC/DC置換手順を介して直接測定された直流電力から推定される。 減衰器の有限反射と透過はスイッチアシストショート-オープン-ロード-相互校正に基づく低温2ポート散乱パラメータ測定により説明され、DUT基準面を参照する。 このシステムは、DUT入力面で-43から-58dBmのパワーを持つ希釈冷凍機で実証される。 実証された標準不確実性は、-43.9 dBmで約2%から-57.6 dBmで約40%まで変化している。 提案手法は, 温度RF電力伝達, 低温Sパラメータ補正, および量子デバイス実験に適合する測定アーキテクチャにおける不確実性評価を組み合わせ, ミリケルビン段階におけるトレーサブルマイクロ波パワーキャリブレーションへの実用的な経路を提供する。

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