超导微结构中磁学 1/f 噪声的测量与涨落耗散定理
超导电性
2023-06-02 v2
摘要
超导器件（如量子比特、SQUID 与粒子探测器）的性能常受限于有限的相干时间与 1/f 噪声。这些超导电路中的约瑟夫森结及无源部分存在的各类慢涨落源可能是成因，器件通常受多种不同噪声源共同影响，难以分离因而难以消除。其中一项贡献来自磁学 1/f 噪声，由超导电感、表面氧化物、绝缘氧化层及吸附物中磁性杂质或悬键的磁矩涨落引起。为深入分析此类噪声源，我们搭建了一套实验装置，可同时测量超导微结构的复阻抗以及这些结构所拾取的总噪声。这通过涨落耗散定理关联两物理量，实现了重要的合理性检验。由于这两项测量对不同类型的噪声敏感，我们得以识别并量化各独立噪声源。所研究的超导电感构成类惠斯通电桥，由两条独立互相关直流 SQUID 读出链读取。所得噪声分辨率优于前端 SQUID 的量子极限，使我们能测量邻近材料中仅几 ppm 杂质所引起的噪声。我们给出了器件绝缘 SiO2 层及拾取线圈附近磁掺杂贵金属层在 T = 40 mK - 800 mK 与 f = 1 Hz - 100 kHz 下的测量结果。
引用
@article{arxiv.2303.15257,
title = {Measuring Magnetic 1/f Noise in Superconducting Microstructures and the Fluctuation-Dissipation Theorem},
author = {Matthew Herbst and Andreas Fleischmann and Daniel Hengstler and David Mazibrada and Lukas Münch and Andreas Reifenberger and Christian Ständer and Christian Enss},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.15257},
year = {2023}
}
备注
13 pages, 5 figures