НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК


НОВОСИБИРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

ISSN (печатн.): 1814-1196          ISSN (онлайн): 2658-3275
English | Русский

Последний выпуск
№3(72) Июль - Сентябрь 2018

Компактный многоканальный криогенный фильтр нижних частот с широкой полосой заграждения для систем детектирования высокочувствительных сверхпроводящих устройств на основе эффекта Джозефсона

Выпуск № 2 (55) Апрель - Июнь 2014
Авторы:

ИВАНОВ Б.И.,
OELSNER G.
Аннотация
Разработана и экспериментально исследована новая компактная конструкция криогенного многоканального фильтра нижних частот СВЧ-диапазона с широкой полосой заграждения до 50 ГГц и отсутствием паразитных полос пропускания. Приводятся результаты экспериментальных исследований S21-матриц фильтра при криогенных температурах 77 K и 4,2 К на частотах от 10 МГц до 50 ГГц. Экспериментально полученная амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) данной фильтрующей структуры показывает эффективность предложенного фильтра в улучшении уровня внеполосного подавления более 60 дБ в широком частотном спектре, отсутствие паразитных полос пропускания, способность работать при криогенных температурах до 10 мК. Основой предложенных фильтров является комбинированная структура дифференциальной линии передачи и мелкодисперсных металлических порошков. Разработанный фильтр обладает малыми размерами и легко монтируется в рефрижератор растворения. Фильтр предназначен для высокочувствительных измерений характеристик состояний трехконтактных сверхпроводниковых квантовых битов, индуктивно связанных с высокодобротным резонатором, работающих при температурах ниже 50 мК на частотах 1–50 ГГц, а также может быть использован для любых физических измерений, требующих высокую помехозащищенность в линиях передачи и измерений низкочастотных сигналов.
Ключевые слова: криогенный фильтр, порошковый фильтр, сверхширокополосный фильтр гармоник, многоканальный фильтр нижних частот, считывание сверхпроводящих устройств, цепи на основе контактов Джозефсона, потоковый квантовый бит, измерение ПТ СКВИД, широкая полоса заграждения, фильтр для НЧ-измерений

Список литературы
[1] Josephson Persistent-Current Qubit / J.E. Mooij, T.P. Orlando, L. Levitov, Lin Tian, C.H. Wal van der, S. Lloyd // Science. – 1999. – Vol. 285. – P. 1036–1039.

[2] Evidence for Entangled States of Two Coupled Flux Qubits / A. Izmalkov, M. Grajcar, E. Il’ichev, Th. Wagner,

H.-G. Meyer, A.Yu. Smirnov, M.H.S. Amin, A.M. Brink van der, A.M. Zagoskin // Phys. Rev. Lett. – 2004. – Vol. 93. – P. 037003-1–037003-4.

[3] Consistency of Ground State and Spectroscopic Measurements on Flux Qubits / A. Izmalkov, S.H.W. Ploeg van der, S.N. Shevchenko, M. Grajcar, E. Il’ichev, U. Huebner, A.N. Omelyanchouk, H.-G. Meyer // Phys. Rev. Lett. – 2008. – Vol. 101. – P. 017003-1–017003-4.

[4] Clarke J., Wilhelm F.K. Superconducting quantum bits // Nature. – 2008. – Vol. 453. – P. 1031–1042.

[5] Weak continuous monitoring of a flux qubit using coplanar waveguide resonator / G. Oelsner, S.H.W. Ploeg van der, P. Macha, U. Hübner, D. Born, S. Anders, E. Il’ichev, H.-G. Meyer, M. Grajcar, S. Wuensch, M. Siegel, A.N. Omelyan-chouk, O. Astaviev // Phys. Rev. B. – 2010. – Vol. 81. – P. 172505-1–172505-4.

[6] Quantum Nondemolition Measurement of a Superconducting Qubit / T. Picot, R. Schouten, C.J.P.M. Harmans, J.E. Mooij // Phys. Rev. Lett. – 2010. – Vol. 105. – P. 040506-1–040506-4.

[7] The morphology of Al-based submicron Josephson junction / V.V. Roddatis, U. Hübner, B.I. Ivanov, E. Il’ichev, H.-G. Meyer, M.V. Koval’chuk, A.L. Vasiliev // J. of Appl. Phys. – 2011. – Vol. 110, № 12. – P. 123903-1–123903-4.

[8] A wideband, low-noise superconducting amplifier / Ho Eom Byeong, P.K. Day, H.G. LeDuc, J. Zmuidzinas // Nature Phys. – 2012. – Vol. 8, № 8. – P. 623–627.

[9] Intermodulation and parametric amplification in a superconducting stripline resonator integrated with a dc-SQUID / B. Abdo, O. Suchoi, E. Segev, O. Shtempluck, M. Blencowe, E. Buks // Europhys. Lett. – 2009. – Vol. 85, № 6. – P. 68001-1–68001-6.

[10] 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 // Phys. Rev. B. – 2005. – Vol. 72. – P. 060506-1–060506-4.

[11] Readout of a qubit array via a single transmission line / M. Jerger, S. Poletto, P. Macha, U. Huebner, A. Lukashenko, E. Il’ichev, A.V. Ustinov // Europhys. Lett. – 2011. – Vol. 96. – P. 40012-1–40012-4.

[12] Frequency division multiplexing readout and simultaneous manipulation of an array of flux qubits / T.M. Jerger, S. Poletto, P. Macha, U. Huebner, E. Il’ichev, A.V. Ustinov // Appl. Phys. Lett. – 2012. – Vol. 101. – P. 042604-1–042604-4.

[13] Multiplexed dispersive readout of superconducting phase qubits / Yu Chen, D. Sank, P. O’Malley, T. White, R. Barends, B. Chiaro, J. Kelly, E. Lucero, M. Mariantoni, A. Megrant, C. Neill, A. Vainsencher, J. Wenner, Y. Yin, A.N. Cleland, J.M. Martinis // Appl. Phys. Lett. – 2012. – Vol. 101. – P. 182601-1–182601-4.

[14] Low noise, low power consumption high electron mobility transistors amplifier, for temperatures below 1 K / N. Oukhanski, M. Grajcar, E. Il’ichev, H.-G. Meyer // Rev. of Sci. Instruments. – 2003. – Vol. 74, № 2. – P. 1145–1146.

[15] Kiviranta M. Use of SiGe bipolar transistors for cryogenic readout of SQUIDs // Superconductor Science and Technology. – 2006. – Vol. 19, № 12. – P. 1297–1302.

[16] Oukhanski N., Stolz R., Meyer H.-G. High slew rate, ultra stable direct-coupled readout for dc superconducting quantum interference devices // Appl. Phys. Lett. – 2006. – Vol. 89. – P. 063502-1–063502-3.

[17] Drung D., Hinnrichs C. and Barthelmess H.-J. Low-noise ultra-high-speed dc SQUID readout electronics // Superconductor Science and Technology. – 2006. – Vol. 19, № 5. – P. 235–241.

[18] Cryogenic Semiconductor Amplifier for RSFQ-Circuits With High Data Rates at 4.2 K / S. Wuensch, Th. Ortlepp, E. Crocoll, F.H. Uhlmann, M. Siegel // IEEE Trans. on Appl. Superconductivity. – 2009. – Vol. 19, № 3. – P. 574–579.

[19] Cryogenic ultra-low-noise SiGe transistor amplifier / B.I. Ivanov, M. Trgala, M. Grajcar, E. Il‘ichev, H.-G. Meyer // Rev. of Sci. Instruments. – 2001. – Vol. 82, № 10. – P. 104705-1–104705-3.

[20] Иванов Б.И. Фильтры гармоник для систем измерения характеристик сверхпроводниковых квантовых битов // Науч. вестн. НГТУ. – 2010. – № 2 (39). – С. 81–90.

[21] Иванов Б.И., Клименко Д.Н. Микрополосковые фильтры шпилечного типа для комнатных и криогенных высокочувствительных систем измерений // Науч. вестн. НГТУ. – 2011. – № 4 (45). – С. 155–160.

[22] Narrow bandpass cryogenic filter for microwave measurements / B.I. Ivanov, D.N. Klimenko, A.N. Sultanov, E. Il'ichev, H.-G. Meyer // Rev. of Sci. Instruments. – 2013. – Vol. 84, № 5. – P. 054707-1–054707-4.

[23] Low- and high-temperature superconducting microwave filters / S.H. Talisa, A. Janocko, Ch. Moskowitz, J. Talvaccio, J.F. Billing, R. Brown, D.C. Buck, C.K. Jones, B.R. McAvoy, G.R. Wagner, D.H. Watt // IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. – 1991. – Vol. 39, № 9. – P. 1448–1454.

[24] Matthaei G.L. Narrow-band, fixed-tuned, and tunable bandpass filters with zig-zag hairpin-comb resonators // IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. – 2003. – Vol. 51, № 4. – P. 1214–1219.

[25] Larkins G.L., Socorregut R., Vlasovthaei Yu.A. Superconducting microstrip hairpin filter with BaTiO3 patches // IEEE Trans. on Appl. Superconductivity. – 2003. – Vol. 13, № 2. – P. 724–726.

[26] A 9 pole bandpass filter at 2.7 GHz with Y1Ba2Cu3O7-δ coplanar wave guides on a sapphire substrate / S. Wuensch, E. Crocoll, M. Neuhaus, T.A. Scherer, A. Stassen, H.-J. Wermund, W. Jutzi, O. Lochner // IEEE Trans. on Appl. Superconductivity. – 2003. – Vol. 13, № 2. – P. 276–279.

[27] Zhang G. and Lancaster M.J. Dual-band microstrip bandpass filter using stepped-impedance resonators with new coupling schemes // IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. – 2006. – Vol. 54, № 10. – P. 3779–3785.

[28] Comparison of cryogenic filters for use a single electronics experiments / K. Bladh, D. Gunnarsson, E. Hurfeld, S. Devi, C. Kristoffersson, B. Smålander, S. Pehrson, T. Claeson, P. Delsing and M. Taslakov // Rev. of Sci. Instruments. – 2003. – Vol. 74, № 3. – P. 1323–1327.

[29] Lukashenko A., Ustinov A.V. Improved powder filters for qubit measurements // Rev. of Sci. Instruments. – 2008. – Vol. 79, № 1. – P. 014701-1–014701-4.

 
Просмотров: 820