Новая статья в Beilstein Journal of Nanotechnology

Команда ученых разработала широкополосный малошумящий четырехкаскадный HEMT усилитель. Устройство прошло испытание на сверхпроводниковых кубитах в криостате растворения при температуре 3,8 К.

Для управления и считывания состояний сверхпроводниковых квантовых схем необходимо организовать обмен информацией между кубитами, работающими при сверхнизких температурах, и классической электроникой, работающей при комнатной температуре. Одной из особенностей таких измерений является низкий уровень мощности детектируемого сигнала (несколько фемтоватт), в связи с чем провести измерения без значительного увеличения энергии сигнала невозможно. Одним из важных элементов каскада усиления детектируемого сигнала является HEMT усилитель, который должен обладать малой эквивалентной шумовой температурой и высоким коэффициентом усиления. При этом еще и не рассеивать большую мощность при работе, поскольку это может нагреть всю систему в целом и нарушить сверхпроводимость кубитных схем.

Полученная мощность рассеивания разработанного усилителя не превышает 20 мВт, что позволяет устанавливать его на ступени криостата растворения с температурой 4 К. Усиление превышает 30 дБ в диапазоне от 6 до 12 ГГц, включающем весь рабочий частотный диапазон кубитов. Эквивалентная шумовая температура для этих частот ниже 6 К, что дает возможность проводить измерения без значительного привнесения шума в считываемый сигнал. Новый усилитель применим для любого типа криогенных СВЧ измерений.

В качестве примера в статье продемонстрированы измерения характеристик сверхпроводникового кубита типа X-mon, связанного с копланарным волноводным резонатором. Квантовая схема была изготовлена в НОЦ Функциональные Микро/Наносистемы.

Данные публикации:

A wideband cryogenic microwave low-noise amplifier

Boris I. Ivanov, Dmitri I. Volkhin, Ilya L. Novikov, Dmitri K. Pitsun, Dmitri O. Moskalev, Ilya A. Rodionov, Evgeni Il’ichev and Aleksey G. Vostretsov

Beilstein Journal of Nanotechnology 11, 1484–1491, 2020 (ImF 2.612)

https://www.beilstein-journals.org/bjnano/articles/11/131?m=y