Reconstructing Nonlinearities of a Superconducting Microwave Resonator Using Intermodulation Spectroscopy

No Thumbnail Available

Files

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Perustieteiden korkeakoulu | Bachelor's thesis
Electronic archive copy is available locally at the Harald Herlin Learning Centre. The staff of Aalto University has access to the electronic bachelor's theses by logging into Aaltodoc with their personal Aalto user ID. Read more about the availability of the bachelor's theses.
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2024-09-27

Department

Major/Subject

Quantum Technology

Mcode

SCI3103

Degree programme

Aalto Bachelor’s Programme in Science and Technology

Language

en

Pages

38+7

Series

Abstract

The origins of the nonlinearity of kinetic inductance in numerous superconductors such as thin film cobalt disilicide are still unknown. This thesis attempts to reconstruct the nonlinearity of cobalt disilicide using Intermodulation Spectroscopy. This method consists of exciting a superconducting cobalt disilicide coplanar wave-guide resonator with two closely separated signals and measuring the output spectrum. Due to nonlinearity, the drive signals mix in the cavity forming intermodulation products. A qualitative polynomial approximation of the nonlinearity is then reconstructed from the output spectrum and the drive signals. The polynomial approximation could be used to study the physics behind the nonlinear kinetic inductance in thin film cobalt disilicide and other superconductors. Better understanding the underlying mechanisms of kinetic inductance in these materials would enable new applications and technologies. These applications include Microwave Kinetic Inductance Detectors (MKIDs) that are used in cosmology and could revolutionise qubit measurements in superconducting quantum computers.

Kineettisen induktanssin epälineaarisuuden lähde on vielä tuntematon monissa suprajohteissa kuten kobolttidisilisidissä. Kyseisen materiaalin kineettinen induktanssi on havaittu olevan hyvin korkea ja kineettisen induktanssin epälineaarisuus merkittävä. Materiaaliominaisuus näissä suprajohteissa ei sovi nykyisiin teoreettisiin malleihin, minkä takia epälineaarisuutta on syytä tutkia tarkemmin. Tässä opinnäytetyössä pyritään mallintamaan kobolttidisilisidin epälineaarisuus intermodulaatiospektroskopiaa hyödyntäen. Kyseinen metodi perustuu suprajohtavan kobolttidisilisidistä valmistetun koplanaarisen siirtolinjaresonaattorin ulostulospektrin mittaamiseen, kun systeemiä ajetaan kahdella taajuudeltaan lähekkäin olevalla signaalilla. Epälineaarisuudesta johtuen ajosignaalit sekoittuvat resonaattorissa, mikä luo intermodulaatiotaajuuksia ulostulospektriin. Spektristä sekä ajavista signaaleista rakennetaan likimääräinen ja laadullinen polynomimalli resonaattorin epälineaarisuudesta. Saatua mallia voidaan hyödyntää kobolttidisilisidin ja muiden epätavanomaisten suprajohteiden kineettisen induktanssin epälineaarisuuden teorian tutkimisessa. Näiden materiaalien ominaisuuksien ymmärtäminen edesauttaa uusien sovellusten ja teknologioiden kehittämisessä. Sovelluskohteena on muun muassa kineettisen induktanssin ilmaisimet (engl. Kinetic Inductance Detector (KID)), joita voidaan hyödyntää kosmologian tutkimisessa tai kvanttitietokoneissa kubittien tehokaaseen mittaamiseen.

Description

Supervisor

Raasakka, Matti

Thesis advisor

Hakonen, Pertti

Keywords

cobalt disilicide, microwave resonator, nonlinearity, intermodulation spectroscopy, kinetic inductance

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202411267507

Collections

[kand] Perustieteiden korkeakoulu / SCI