Noise Characteriza.on of Quantum Amplifiers Nathan Earnest - PowerPoint PPT Presentation

Noise ¡Characteriza.on ¡of ¡ Quantum ¡Amplifiers ¡ Nathan ¡Earnest ¡ Mentor: ¡Yi ¡Yin ¡ PI: ¡John ¡Mar.nis ¡ August ¡19 th , ¡2010 ¡

Quantum ¡Informa.on ¡Lab ¡ • Superposi.on ¡ • Classical ¡bit ¡ • Quantum ¡bits ¡(Qubits) ¡ – Very ¡powerful ¡computers ¡ – Quantum ¡mechanics ¡is ¡real! ¡ • Quantum ¡-­‑> ¡small ¡signal ¡ • Use ¡amplifier ¡to ¡increase ¡signal ¡ – Is ¡amp ¡noise ¡larger ¡than ¡signal? ¡

Noise ¡Measurement ¡ • Noise ¡is ¡undesired ¡signal ¡from ¡electronics. ¡ ¡ ¡ • Difficult ¡to ¡precisely ¡measure ¡low ¡noise ¡values ¡ of ¡amplifiers ¡ ¡ • Current ¡Methods ¡ – Y-­‑factor ¡method ¡ Complicated – Hot ¡cold ¡method ¡ • New ¡method ¡ – Shot ¡Noise ¡Tunnel ¡Junc.on ¡

Shot ¡Noise ¡Tunnel ¡Junc.on ¡ “The Source” AFM image of SNTJ chip SNTJ container

How ¡to ¡extract ¡Amp ¡Noise ¡Temp ¡ P = k b BT n ⎡ ⎤ ⎛ ⎞ T sys = G T n + eV eV ⎢ ⎜ ⎟ ⎥ coth ⎝ ⎠ 2 k b 2 k b T ⎣ ⎦ Power T sys is the system noise temp Noise Temp M is the ratio of values 1 and 2 2 T is the Johnson noise of the SNT is amplifier noise 1 ⎛ ⎞ MT − eV eV ⎜ ⎟ coth T ⎝ ⎠ 2 k b 2 k b T T n = 1 − M

Equipment ¡ • Agilent ¡Spectrum ¡Analyzer ¡ SA with trace

Source ¡Output ¡ Curve matches theory

Miteq ¡Amplifier ¡Noise ¡ P = k b BT n Power Noise Temp ⎛ ⎞ T n NF = 10log 1 + ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ T measurement

Conclusions ¡ • An ¡easy ¡method ¡for ¡noise ¡characteriza.on ¡ • Be]er ¡understanding ¡of ¡noise ¡from ¡amplifiers ¡ – Easy ¡way ¡to ¡test ¡new ¡amplifiers! ¡ ¡ • Quantum ¡Info ¡in ¡grad ¡school! ¡

Thank ¡You! ¡ • Thanks ¡to ¡Yi ¡Yin, ¡Professor ¡John ¡Mar.nis ¡and ¡the ¡rest ¡of ¡the ¡ Mar.nis ¡group. ¡ ¡It ¡has ¡been ¡a ¡very ¡enjoyable ¡and ¡educa.onal ¡ summer. ¡ • Thanks ¡to ¡Arica, ¡Ma], ¡and ¡UCLEADS ¡for ¡ ¡the ¡guidance ¡and ¡ paying ¡for ¡me ¡to ¡work ¡in ¡the ¡lab. ¡ • Thanks ¡to ¡ ¡NIST ¡for ¡providing ¡the ¡Source, ¡making ¡my ¡ summer’s ¡research ¡possible. ¡