論文の概要: Suppressing Cavity Frequency Noise Using a Kerr Nonlinearity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.03440v1
- Date: Tue, 04 Aug 2026 10:35:29 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-05 15:30:23.141745
- Title: Suppressing Cavity Frequency Noise Using a Kerr Nonlinearity
- Title（参考訳）: ケーラ非線形性を用いたキャビティ周波数雑音の抑制
- Authors: J. P. van Soest, S. Meilof, G. L. Bhai, M. Villiers, C. A. Potts, G. A. Steele,
- Abstract要約: カーロックは、自己安定化非線形マイクロ波共振器に対する一般的なアプローチを提供する。
このアプローチは、SQUIDベースの共振器、光学デバイス、パラメトリック増幅器など、幅広いシステムに恩恵をもたらす可能性がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Resonance-frequency fluctuations can limit the sensitivity and stability of superconducting microwave cavities used for qubit readout, optomechanical displacement sensing, and magnetic flux detection. Here, we demonstrate the suppression of resonance-frequency fluctuations by locking a noisy nonlinear superconducting microwave cavity to a strong pump tone. The Kerr nonlinearity of this system, whereby the resonance frequency depends on the intracavity field amplitude, gives rise to an intrinsic feedback mechanism that enables passive stabilization without active external feedback. Using two-tone spectroscopy, we experimentally characterize the intrinsic nonlinear feedback mechanism and investigate its temporal stability through Allan deviation analysis. The frequency fluctuations of the locked cavity mode are reduced by nearly two orders of magnitude, reaching the $1/f$ noise floor, without continuous frequency tracking or active control. Kerr locking provides a general approach for self-stabilizing nonlinear microwave resonators by suppressing low-frequency cavity noise while preserving sensitivity to signals outside the locking bandwidth. This approach may benefit a broad range of systems, including SQUID-based resonators, optomechanical devices, and parametric amplifiers.
- Abstract（参考訳）: 共振周波数変動は、量子ビット読み出し、光学変位検出、磁束検出に使用される超伝導マイクロ波キャビティの感度と安定性を制限することができる。
ここでは, 非線形超伝導マイクロ波空洞を強いポンプトーンにロックすることで, 共振周波数変動の抑制を実証する。
このシステムのKerr非線形性は、共振周波数がキャビティ内界振幅に依存するため、アクティブな外部フィードバックを伴わずにパッシブ安定化を可能にする本質的なフィードバック機構が生じる。
2トン分光法を用いて固有非線形フィードバック機構を実験的に解析し,その時間安定性をアラン偏差解析により検討した。
ロックされたキャビティモードの周波数変動は2桁近く減少し、連続的な周波数追跡やアクティブな制御なしに1/f$のノイズフロアに達する。
カーロックは、ロック帯域外の信号に対する感度を保ちながら低周波キャビティノイズを抑制することで、非線形マイクロ波共振器の自己安定化のための一般的なアプローチを提供する。
このアプローチは、SQUIDベースの共振器、光学デバイス、パラメトリック増幅器など、幅広いシステムに恩恵をもたらす可能性がある。
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