可饱和电子 reluctance 开关：使用永磁体生成可切换低功率低噪声磁场
量子物理
2026-05-07 v1
摘要
在许多科学领域，都有需要产生既稳定又可开关的磁场。虽然永久磁体和超导磁体提供了极低噪声的磁场，但难以快速开关。相反，电磁铁可被开关，但易受电流噪声影响。我们提出了一种混合技术，通过使用非线性铁磁电路来开关任意磁体的场，称为可饱和电子 reluctance 开关(SERS)。该电路通过施加超过给定阈值的电流实现双稳态开关，类似磁场的晶体管。关键的是，施加的电流对磁场输出影响最小，避免磁体去磁，显著降低功率耗散。SERS也能抗制制造误差，通过非理想器件抑制电流控制噪声several数量级。为说明其应用，我们提出一种SERS驱动的装置用于在可扩展的陷阱离子量子计算机中生成极低稳定磁场梯度。我们发现该装置在相对于当前导线的功率耗散上降低了一个数量级，同时将来自电流波动的磁场噪声降低了最高可达五个数量级。
引用
@article{arxiv.2605.05158,
title = {The Saturable Electronic Reluctance Switch: Switchable low-power and low-noise generation of magnetic fields using permanent magnets},
author = {P. D. Taylor-Burdett and C. A. Burhan and S. Mason and F. R. Lebrun-Gallagher and S. Weidt and W. K. Hensinger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.05158},
year = {2026}
}