Новиков Илья,
Иванов Борис Игоревич,
Кривецкий Андрей Васильевич,
Щекин Павел Сергеевич,
Ильичев Евгений,
Вострецов Алексей Геннадьевич
Аннотация
Экспериментальные исследования сверхпроводниковых квантовых структур предъявляют повышенные требования к измерительному тракту и обеспечению комплексной работы охладительной системы и системы измерений с повышенной защитой от внешних помех и шумов. В данной работе представлен результат экспериментальных исследований по измерению общего уровня шума микроволнового измерительного тракта, установленного в рефрижераторе растворения, в широкой полосе частот. Рабочая температура рефрижератора достигала 10 мК. Основой микроволнового тракта является малошумящий полупроводниковый криогенный усилитель. Максимальный коэффициент усиления в криогенном тракте достигал 15 дБ, максимальная мощность рассеяния составляла 1,5 мВт, рабочая полоса частот усилителя – 4 ГГц. Общий уровень подавления внешних помех был более 100 дБ.
Ключевые слова: рефрижератор растворения, микроволновый тракт, измерение уровня шума усилителя, неразрушающий метод измерения
Авторы:
Новиков Илья
канд. техн. наук, доцент кафедры полупроводниковых приборов и микроэлектроники, научный сотрудник межфакультетской лаборатории криогенной квантовой электроники Новосибирского государственного технического университета. Область научных интересов: применение сверхпроводимости, сверх-проводниковые устройства измерения слабых магнитных полей, сверх-проводниковые однофотонные детекторы излучения. Опубликовано более 20 научных работ. (Адрес: 630073, Россия, Новосибирск, пр. Карла Маркса, 20. Email: ilya_novikov@mail.ru).
Иванов Борис Игоревич
канд. техн. наук, научный сотрудник лаборатории криогенной квантовой электроники Новосибирского государственного технического университета. Область научных интересов: криогенные усилители, сверхпроводниковые устройства СВЧ, квантовые биты. Опубликовано 12 научных работ. (Адрес: 630073, Россия, Новосибирск, пр. Карла Маркса, 20. Email: to_ivanov_boris@yahoo.com).
Кривецкий Андрей Васильевич
канд. техн. наук, доцент кафедры конструирования и технологии радиоэлектронных средств, научный сотрудник межфакультетской лаборатории криогенной квантовой электроники Новосибирского государственного технического университета. Область научных интересов: измерения, обработка сигналов, схемотехника измерительных устройств, автоматизация измерений. Опубликовано более 20 научных работ. (Адрес: 630073, Россия, Новосибирск, пр. Карла Маркса, 20. Email: jcu@ngs.ru).
Щекин Павел Сергеевич
инженер лаборатории криогенной квантовой электроники Новосибирского технического университета. Область научных интересов: низкошумящая аналоговая схемотехника и проектирование цифровых устройств. (Адрес: 630073, Россия, Новосибирск, пр. Карла Маркса, 20. Email: a7s2@yandex.ru).
Ильичев Евгений
д-р физ.-мат. наук, профессор лаборатории криогенной квантовой электроники Новосибирского государственного технического университета. Руководитель группы «Макроскопические квантовые системы» в Институте фотонных технологий, г. Йена, Германия. Область научных интересов: макроскопические квантовые системы, сверхпроводящая электроника, сверхпроводниковые квантовые биты. Опубликовано более 50 научных работ, 2 монографии. (Адрес: 630073, Россия, Новосибирск, пр. Карла Маркса, 20. Email: evgeni.ilichev@ipht-jena.de)
Вострецов Алексей Геннадьевич
д-р техн. наук, профессор, проректор по научной работе, заведующий кафедрой конструирования и технологии радиоэлектронных средств Новосибирского государственного технического университета, заслуженный деятель науки Российской Федерации с 2010 года. Область научных интересов: обработка сигналов в радиотехнических и информационно-измерительных системах. (Адрес: 630073, Россия, Новосибирск, пр. Карла Маркса, 20. Email: vostretsov@adm.nstu.ru).
Список литературы
- Coherent dynamics of a flux qubit coupled to a harmonic oscillator / I. Chiorescu, P. Bertet, K. Semba, Y. Nakamura, C.J.P.M. Harmans, J.E. Mooij // Letters to Nature. – 2004. – Vol. 431, N 7005. – P. 159–162. – doi: 10.1038/nature02831.
- Il’ichev E., Greenberg Ya.S. Flux qubit as a sensor of magnetic flux // A Letters Journal Ex-ploring the Frontiers of Physics. – 2007. – Vol. 77, N 5. – P. 58005-p1–58005-p4. – doi: 10.1209/0295-5075/77/58005.
- Josephson persistent-current qubit / J.E. Mooij, T.P. Orlando, L. Levitov, L. Tian, C.H. van der Wal, S. Lloyd // Science. – 1999. – Vol. 285, N 5430. – P. 1036–1039. – doi: 10.1126/science.285.5430.1036.
- Serban I., Plourde B.L.T., Wilhelm F.K. Quantum nondemolition-like fast measurement scheme for a superconducting qubit // Physical Review B. – 2008. – Vol. 78, N 5. – P. 054507-1–054507-10. – doi: 10.1103/PhysRevB.78.054507.
- Flux qubits and readout device with two independent flux lines / B.L.T. Plourde, T.L. Robertson, P.A. Reichardt, T. Hime, S. Linzen, C.-E. Wu, J. Clarke // Physical Review B. – 2005. – Vol. 72, no. 6. – P. 060506(R)-1–060506(R)-4. – doi: 10.1103/PhysRevB.72.060506.
- Clarke J., Wilhelm F.K. Superconducting quantum bits // Nature. – 2008. – Vol. 453, N 7198. – P. 1031–1042. – doi: 10.1038/nature07128.
- Devoret M.H., Wallraff A., Martinis J.M. Superconducting qubits: a short review / The Smithsonian/NASA Astrophysics Data System. – [s. l.], 2004. – 41 p.
- Leggett A.J. Superconducting qubits – a major roadblock dissolved // Science. – 2002. – Vol. 296, N 5569. – P. 861–862. – doi: 10.1126/science1071703.
- Shnirman A., Makhlin Y., Schön G. Noise and decoherence in quantum two-level systems // Physica Scripta. – 2002. – Vol. 102. – P. 147–154. – doi: 10.1238/Physica.Topical. 102a00147.
- Amin M.H.S., Truncik C.J.S., Averin D.V. Role of single qubit decoherence time in adiabatic quantum computation // Physical Review A. – 2009. – Vol. 80. – P. 022303-1–022303-5. – doi: 10.1103/PhysRevA.80.022303.
- Quantum-to-classical transition in cavity quantum electrodynamics / J.M. Fink, L. Steffen, P. Studer, L.S. Bishop, M. Baur, R. Bianchetti, D. Bozyigit, C. Lang, S. Filipp, P.J. Leek, A. Wallraff // Physical Review Letters. – 2010. – Vol. 105. – P. 163601-1–163601-4. – doi: 10.1103/PhysRevLett.105.163601.
- BFP640ESD: robust low noise silicon germanium bipolar RF transistor. Revision 1.1 [Electronic resource]. – Ed. 2012-09-17. – Munich, Germany: Infineon Technologies AG, 2013. – 27 p. – URL: http://www.infineon.com/dgdl/Infineon-BFP640ESD-DS-v0101-en.pdf? fileId= db3a30432968c552012991de121f54ac (accessed: 22.11.2014).
- Cryogenic ultra-low-noise SiGe transistor amplifier / B.I. Ivanov, M. Trgala, M. Grajcar, E. Il’ichev, H.-G. Meyer // Review of Scientific Instruments. – 2011. – Vol. 82, iss. 10. – P. 104705-1–104705-3. – doi: 10.1063/1.3655448.
- Kiviranta M. Use of SiGe bipolar transistors for cryogenic readout of SQUIDs // Superconductor Sciense and Technology. – 2006. – Vol. 19, N 12. – P. 1297–1302. – doi: 10.1088/0953-2048/19/12/014.
- Beev N., Kiviranta M. Note: cryogenic low-noise dc-coupled wideband differential amplifier based on SiGe heterojunction bipolar transistors // Review of Scientific Instruments. – 2012. – Vol. 83, iss. 6. – P. 066107-1–066107-3. – doi: 10.1063/1.4729665.
- Matched wideband low-noise amplifiers for radio astronomy / S. Weinreb, J. Bardin, H. Ma-ni, G. Jones // Review of Scientific Instruments. – 2009. – Vol. 80, iss. 4. – P. 044702-1–044702-5. – doi: 10.1063/1.3103939.
- Иванов Б.И. Экспериментальное исследование криогенных усилителей на основе SiGe биполярных транзисторов при температуре 4,2 К // Доклады Академии наук выс-шей школы Российской Федерации. – 2014. – № 1 (22). – С. 73–82.
