Radio frequency quantum-circuit refrigerator

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Möttönen, Mikko
dc.contributor.author Viitanen, Arto
dc.date.accessioned 2019-02-03T16:05:32Z
dc.date.available 2019-02-03T16:05:32Z
dc.date.issued 2019-01-29
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/36374
dc.description.abstract A quantum-circuit refrigerator draws energy from the quantum electric degrees of freedom of a coupled circuit, thus decreasing the entropy of the circuit. This allows rapid and on-demand initialization of the circuit, such as a qubit, imperative for quantum computing. The initialization efficiency of the refrigerator depends on the detailed properties of the coupled device and on the coupling scheme. In this thesis, we study the efficiency and controllability of initializing a resonator supported by an additional resonator coupled to the refrigerator. The role of the supporting resonator is to provide additional paths for the lower-frequency primary resonator to relax, enhancing the operation of the quantum-circuit refrigerator. This elementary system provides information also for the initialization of other components, such as qubits. The refrigeration is studied by deriving the dynamics of the device from the first-principles, yielding transition rates between different resonator states from which the resonator quality factor and the effective temperature are derived. The validity of the formulated model is verified by experimentally measuring the quality factor of a superconducting resonator, which is found to be tunable over three orders of magnitude. Furthermore, instead of applying dc bias, the refrigeration effect can be achieved by driving the supporting resonator. Although the goal of this thesis is to study the quality factor, we also observe an oscillatory Lamb shift at high drive powers on the supporting mode. en
dc.description.abstract Kvanttipiirijäähdytin johtaa pois energiaa siihen kytketyn piirin sähköisistä vapausasteista vähentäen piirin entropiaa. Tämä mahdollistaa nopean ja hallitun kvanttimekaanisen piirin, kuten kubitin, alustamisen, mikä on välttämätöntä kvanttilaskennalle. Jäähdyttimen alustamisen tehokkuus riippuu kytketystä laitteesta ja sen kykentätavasta. Tässä diplomityössä resonaattorin alustamisen tehokkuuttaa tutkitaan kun kvanttipiirijäähdyttimeen on kytketty ylimääräinen jäähdytystä tukeva resonaattori. Tukeva resonaattori mahdollistaa primaarisen alemman taajuuden resonatoorin alustamisen useiden reittien kautta, mikä vahvistaa kvanttipiirijäähdyttimen toimintaa. Primaarinen resonaattori toimii työssä alkeellisena esimerkkisysteeminä, jonka pohjalta tuetun jäähdyttimen toimintaa voidaan tutkia ja tuottaa tietoa myös muiden komponenttien kuten kubittien alustamisesta. Laitteen toimintaa tutkitaan johtamalla sen dynamiikka perusperiaatteista lähtien, ja siitä edelleen johtaen resonaattoritilojen väliset siirtymävauhdit sekä primaariresonaattorin hyvyysluku ja laitteen efektiivinen lämpötila. Laaditun teoreettisen mallin pätevyys varmennetaan kokeellisesti mittaamalla resonaattorin hyvyysluku, jolle saavutetaan kolmen suuruusluokan säätöväli. Laite kykenee toimimaan myös ainoastaan tukevan resonaattorin miehityksellä, jolloin vältytään aiemmalta häiriöalttiin tasajännitteen käytöltä kvanttipiirijäähdyttimen päälle kytkemisessä. Vaikka työ keskittyykin hyvyysluvun tarkasteluun, tutkimme myös suurilla tukevan resonaattorin ajovoimilla havaittua Lambin siitymää. fi
dc.format.extent 62+5
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.title Radio frequency quantum-circuit refrigerator en
dc.title Radiotaajuuksinen kvanttipiirijäähdytin fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Perustieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword quantum-circuit refrigeration en
dc.subject.keyword qubit initialization en
dc.subject.keyword superconducting quantum circuit en
dc.subject.keyword tunnel junction en
dc.subject.keyword lamb shift en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201902031543
dc.programme.major Engineering Physics fi
dc.programme.mcode SCI3056 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Kaivola, Matti
dc.programme Master’s Progamme in Engineering Physics fi
local.aalto.electroniconly yes
local.aalto.openaccess yes


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account