論文の概要: Fast On-Chip Thermometry with TiN Kinetic Inductance Resonators in 22 nm Process Technology

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.27057v2
• Date: Fri, 28 Aug 2026 09:47:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-31 15:11:36.098984
• Title: Fast On-Chip Thermometry with TiN Kinetic Inductance Resonators in 22 nm Process Technology
• Title（参考訳）: 22nmプロセスにおけるTiN速度インダクタンス共振器を用いた高速オンチップ温度測定
• Authors: Johann Drayne, George Ridgard, Lorenzo Peri, Frederic Schlattner, Fabio Olivieri, Mathieu de Kruijf, Isaac Harris, Grayson Noah, James Kirkman, Alberto Gomez-Saiz, M. Fernando Gonzalez-Zalba, Thomas Swift,
• Abstract要約: 我々は22nmFDSOIチップに統合されたTiN速度インダクタンス共振器を用いた時間分解熱測定プラットフォームを実証した。 共鳴周波数の温度依存性の変化を追跡することにより,100mKの温度までサブミルリキルビン温度の感度を低下させることができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6334978973977712
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Understanding the temporal and spatial dependence of temperature is critical in high-performance cryogenic devices. Typical thermometry techniques struggle to simultaneously combine high bandwidth, sensitivity and on-chip integration, limiting their ability to measure fast intra-device thermal fluctuations. Here, we demonstrate a time-resolved thermometry platform based on TiN kinetic inductance resonators integrated in a 22 nm FDSOI chip. By tracking temperature-dependent shifts in the resonant frequency, we achieve sub-millikelvin temperature sensitivity down to temperatures of 100 mK. Time-resolved on-chip pulsed heating experiments as a function of distance reveal an onset delay, consistent with a quasi-ballistic heat propagation velocity of 3.9 ${\pm}$ 0.1 mm $μ$s${}^{-1}$. We also show that elevated temperatures increase net thermal conductance, shortening thermal relaxation times across all spatial separations. This behaviour manifests in two distinct regimes: a substrate-limited regime at 100 mK, where cooling rates vary with heater distance, and a Kapitza boundary-limited regime at 400 mK, where thermal relaxation becomes more spatially uniform. These measurements demonstrate kinetic inductance thermometry's ability to rapidly probe non-equilibrium temperature dynamics in cryogenic devices such as quantum processors.
• Abstract（参考訳）: 高温低温装置では温度の時間的・空間的依存性を理解することが重要である。 典型的な熱測定技術は、高帯域幅、感度、オンチップ統合を同時に組み合わせることに苦労し、デバイス内部の熱ゆらぎの速さを計測する能力を制限する。 本稿では22nmFDSOIチップに統合されたTiN速度インダクタンス共振器を用いた時間分解熱測定プラットフォームについて述べる。 共鳴周波数の温度依存性の変化を追跡することにより,100mKの温度までサブミルリキルビン温度の感度を低下させることができる。 距離関数としての時間分解オンチップパルス加熱実験は、準弾道的熱伝播速度3.9${\pm}$0.1 mm$μ$s${}^{-1}$と一致する、オンセット遅延を明らかにする。 また, 温度上昇は熱伝導率を高め, 全空間分離における熱緩和時間を短縮することを示した。 この挙動は、冷却速度がヒーター距離によって変化する100 mKの基質制限型と、温度緩和がより空間的に均一になる400 mKのカピツァ境界型型である。 これらの測定は、量子プロセッサのような低温デバイスにおける非平衡温度のダイナミックスを高速に探究する速度論的インダクタンス温度測定の能力を示す。

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