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 ¡19th, ¡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 ¡
• f ¡amplifiers ¡ ¡
• Current ¡Methods ¡

– Y-­‑factor ¡method ¡ – Hot ¡cold ¡method ¡

• New ¡method ¡

– Shot ¡Noise ¡Tunnel ¡Junc.on ¡

Complicated

Shot ¡Noise ¡Tunnel ¡Junc.on ¡

“The Source”

SNTJ container AFM image of SNTJ chip

Tsys = G Tn + eV 2kb coth eV 2kbT ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥

How ¡to ¡extract ¡Amp ¡Noise ¡Temp ¡

2 1

P = kbBTn

Power Noise Temp M is the ratio of values 1 and 2 T is the Johnson noise of the SNT is amplifier noise

Tn = MT − eV 2kb coth eV 2kbT ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 1− M T sys is the system noise temp

T

Equipment ¡

• Agilent ¡Spectrum ¡Analyzer ¡

SA with trace

Source ¡Output ¡

Curve matches theory

Miteq ¡Amplifier ¡Noise ¡

P = kbBTn

Power Noise Temp

NF = 10log 1+ Tn Tmeasurement ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟

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. ¡