用于 10 K 环境外无线感测与接口的低温介质天线
光学
2025-09-09 v1
摘要
cryogenic microwave 系统的性能和可扩展性——尤其是用于量子处理器——受制于其组成材料的热稳定性和损耗。虽然混合钛酸陶瓷如 MgTiO3-CaTiO3（MCT）和 (Zr,Sn)TiO4（ZST）是主要候选材料，但其在深低温 regime 下作为辐射天线的比较性能尚未被表征。本文对 MCT 和 ZST 在相同 fixture 和 protocol 下从 296 K 降至 7-10 K 条件下作为介质共振天线进行了对比。虽然 MCT 共振器显示出大幅、非线性频率漂移（10 K 时漂移 230 MHz），显著的热滞后，以及在低温下 loaded Q 因子消失——这种行为与初始/松弛样本损耗一致，但 ZST 共振器表现出色。其共振频率仅偏移 30 MHz，loaded Q 因子提升 20-25%，且热滞后可忽略不计。利用这些特性，我们在 10 K 下仅使用 1 mW 输入功率即可将 ZST 圆盘作为辐射天线工作，建立一条通过窗户的无线链路，通过近场频率移位和远场幅度调制检测室温介质靶标。 This 为 non-invasive cryogenic 诊断和无线互连提供了可行路径，规避了物理缆线的热负荷。我们的发现将 ZST 确立为高相干量子接口的基础材料，并为设计无线低温系统提供了实用模板。
引用
@article{arxiv.2509.06199,
title = {A Cryogenic Dielectric Antenna for Wireless Sensing and Interfacing Outside the 10 K Environment},
author = {Ingrid Torres and Alex Krasnok},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.06199},
year = {2025}
}