Thin film dielectric microstrip kinetic inductance detectors
微波动力学电感探测器（MKID）是一种低温探测器，在微波频率下表现出固有的频域多路复用。我们提出了第一个理论和测量的MKID基于微带传输线谐振器。这些谐振器的介电损耗和噪声特性的一个完整的表征进行，并同意与导出的理论。已经证明了在1 Hz时具有5 $\times10^{-17}$ W Hz $^{-1/2}$的竞争性噪声等效功率。该谐振器表现出已知的具有沉积薄膜电介质的微带谐振器中的最高品质因数。
2010-02-01 cond-mat.supr-con
Superconducting Low-Inductance Undulatory Galvanometer Microwave Amplifier
介绍了一种基于超导低感波动电流计（SLUG）的微波放大器。SLUG嵌入在微带谐振器中，信号电流直接注入器件环路。在30 mK下的测量结果显示，在3 GHz下增益为25 dB，在9 GHz下增益为15 dB。放大器的性能很好地描述了一个简单的数值模型的基础上的约瑟夫森结相位动力学。我们期望基于高临界电流结的优化器件在5-10 GHz的频率范围内实现大于15 dB的增益、数百MHz的带宽和一阶量子的附加噪声。
2011-09-23 cond-mat.supr-con quant-ph
Aluminium-oxide wires for superconducting high kinetic inductance circuits
我们研究导电氧化铝薄膜，也被称为粒状铝，作为超导高品质，高动态电感电路的材料。薄膜沉积的优化反应直流磁控溅射工艺和其特征在于使用微波测量技术在毫开尔文温度。我们表明，通过精确控制反应溅射条件，可以获得高的室温薄层电阻，因此在低温下的高动力学电感。对于$Ω$薄层电阻为1.5 k，且动电感分数接近1的共面波导谐振器，我们在20，mK下测得品质因数约为700，000。此外，我们观察到通过在空气中温和热处理的薄层电阻降低。利用共面波导谐振器的微波响应研究动态电感的变化。我们发现的动力学电感和薄层电阻之间的相关性是在良好的协议与理论预期。
2016-06-15 cond-mat.supr-con
Hybridized-Mode Parametric Amplifier in Kinetic-Inductance Circuits
University of Calgary（卡尔加里大学）
本研究提出了一种基于动能电感谐振器的双模式参量放大器，实现了高增益和高带宽的量子极限放大，适用于超导量子技术的先进读取。
2026-11-13 cond-mat.supr-con quant-ph
A Position Sensitive X-ray Spectrophotometer using Microwave Kinetic Inductance Detectors
当能量被吸收，库珀对被破坏而产生单电子（准粒子）激发时，超导体的表面阻抗发生变化。这种变化可以使用称为微波动力学电感检测器（MKID）的薄膜谐振电路灵敏地测量。用于光子检测的MKID的实际应用需要将光子能量有效地耦合到MKID的方法。我们目前的结果的位置敏感X射线探测器，通过使用两个铝MKID的钽光子吸收带的两侧。扩散常数，复合时间，和能量分辨率的报告。MKID可以很容易地扩展到大型阵列。
2006-10-04 astro-ph cond-mat.supr-con
Equivalence of Optical and Electrical Noise Equivalent Power of Hybrid NbTiN-Al Microwave Kinetic Inductance Detectors
我们已经测量和比较了混合NbTiN-Al微波动力学电感探测器（MKIDS）的响应浴温度和亚毫米辐射照明的变化。我们表明，这两种兴奋剂的混合MKID的共振特性具有等效的效果。我们确定一个电NEP从测量的温度响应度，准粒子复合时间，超导转变温度和噪声谱，所有这些都可以在黑暗的环境中测量。对于详细研究的两个混合NbTiN-Al MKID的电NEP是在光学NEP，这是直接使用黑体源测量的两个因素。
2014-11-17 cond-mat.supr-con physics.ins-det
FFTS readout for large arrays of Microwave Kinetic Inductance Detectors
微波动力学电感检测器（MKID）对于用于例如亚毫米成像的大型非常灵敏的检测器阵列具有巨大的潜力。由于固有地在频域中读出，它们特别适合于频域多路复用，允许用一对同轴电缆读出$\sim$ 1000个器件。然而，这将探测器的复杂性从低温转移到温暖的电子设备。我们在这里提出的概念和实验演示使用快速傅里叶变换光谱仪（FFTS）读出，显示没有恶化的噪声性能相比，低噪声模拟混合，同时允许高复用比。
2009-03-13 astro-ph.IM cond-mat.supr-con
High optical efficiency and photon noise limited sensitivity of microwave kinetic inductance detectors using phase readout
我们证明光子噪声限制性能的相位和幅度读出微波动力学电感探测器（MKIDS）组成的NbTiN和铝，下至100 fW的光功率。我们模拟了用于将辐射耦合到MKID中的透镜天线系统的远场波束图案，并得出75%的孔径效率。这接近单模探测器的理论最大值80%。通过对测量装置中的光耦合进行详细分析，验证了光束模式。
2013-11-11 astro-ph.IM cond-mat.supr-con physics.ins-det
Tunable responsivity and bandwidth in microwave kinetic inductance detectors via readout current nonlinearity
t0.technology；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）；Department of Physics and Trottier Space Institute, McGill University（麦吉尔大学物理系和特罗蒂尔太空研究所）
研究通过调整读出功率和频率至接近谐振器分岔点，增强微波动态电感探测器光响应，同时减小带宽，还能通过调整激励选择反馈效应强度，可提高探测器在非本征噪声源显著时的灵敏度。
2026-08-28 astro-ph.IM cond-mat.supr-con
Kinetic inductance in superconducting CoSi$_2$ coplanar microwave transmission lines
本研究探索CoSi$_2$作为超导量子电路材料，发现其薄膜具有显著动电感，品质因数随厚度线性增加，并分析了动电感的功率依赖性。
2023-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting boron doped nanocrystalline diamond microwave coplanar resonator
本文介绍了一种超导掺硼纳米金刚石（B-NCD）共面波导谐振器（CPR），用于在0.4 ~ 1.2GHz微波频率和低于3 K温度下测量动态电感（$L_k$）和穿透深度（$λ_{\rm{L}}$）。使用一个简化的有效的介质CPR的方法，这项工作表明，薄的颗粒状的B-NCD膜（$t\approx $ 500 nm）在Si上有一个大的渗透深度（$λ_{\rm{L}}\approx 4.3$至4.4 $μ$米），因此，相关的高动力学电感（$L_{k,\square} \approx $ 670至690 pH/ $\square$）。这些值远大于通常在单晶金刚石上获得的那些值，这可能是由于纳米晶体膜的显著粒度。基于测量的结构的Q因子，计算出的表面电阻在这个频率范围内被发现是低至$\approx$ 2至4 $μΩ$在$T<2$ K，表现出潜在的颗粒B-NCD高品质因数超导微波谐振器和高灵敏度的动力学电感探测器。
2022-02-27 cond-mat.supr-con
Ultraviolet, Optical, and Near-IR Microwave Kinetic Inductance Detector Materials Developments
我们已经制作了2024像素微波动力学电感探测器（MKID）阵列在紫外/光学/近红外（UVOIR）制度，目前正在使用的天文仪器。为了使MKID对于新型仪器是理想的，需要制造具有近乎完美产率的较大阵列。然而，随着阵列尺寸的增加，由于读出中的频率冲突，成品率百分比常常降低。还必须提高每像素性能，即能量分辨率。我们正在研究如何通过新的超导材料系统和制造技术来减少频率碰撞并提高我们设备的每像素性能。我们目前正在探索两条主要路线。首先，我们试图通过使用原子层沉积而不是更传统的溅射方法来创建更均匀的氮化钛薄膜。此外，我们正在试验用于MKID的全新材料系统，例如硅化铂。
2014-12-01 cond-mat.supr-con physics.ins-det
1/f frequency fluctuations due to kinetic inductance in CoSi$_2$ microwave cavities
本研究表征了 CoSi$_2$ 超导微波腔在低温下的频率涨落，发现其符合 1/f 噪声谱，归因于动感电感涨落，并探讨了可能机制。
2024-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonlinearities and Parametric Amplification in Superconducting Coplanar Waveguide Resonators
本文报道了超导铌共面波导谐振器非线性特性的实验研究。由于中心导体的电流依赖的动力学电感的非线性是足够强的实现非线性振荡器的分叉。当用两个接近分叉阈值的频率驱动时，观察到增益为+22.4 dB的参量放大。
2007-05-11 cond-mat.supr-con
Compact microwave kinetic inductance nanowire galvanometer for cryogenic detectors at 4.2 K
我们提出了一个紧凑的电流传感器的基础上超导微波集总元件谐振器与纳米线动态电感，工作在4.2 K。该传感器适用于在GHz范围内的大格式阵列的低温探测器的多路复用读出。该装置由一个集总元件谐振电路组成，由单一的4纳米厚的氮化铌超导层制成。因此，与现有技术的方法相比，制造和操作显著简化。由于谐振电路电感耦合到馈电线，所以可以直接注入待测量的电流，而不需要阻抗匹配电路，从而降低了系统的复杂性。使用概念验证器件，我们在10 kHz下测得的电流本底噪声δImin为10 pA/Hz 1/2。此外，我们证明了我们的传感器的能力，以放大脉冲响应的超导纳米线单光子探测器使用GHz范围的载波有效的频分复用。
2017-09-08 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Position and energy-resolved particle detection using phonon-mediated microwave kinetic inductance detectors
我们展示了位置和能量分辨声子介导的检测与微波动力学电感探测器（MKID）阵列的硅衬底中的粒子相互作用。每个传感器中接收到的信号的相对幅度和延迟允许在30 keV下以< 1 mm的精度确定相互作用的位置。利用该位置信息，可以消除探测器响应随位置的变化，并且在30 keV处测量到σ_E = 0.55 keV的能量分辨率。由于MKID可以由单个沉积膜制造，并且在频域中自然地多路复用，因此该技术可以扩展到为~1 kg规模的检测器元件提供高度像素化的非热声子传感器。这种高分辨率的大质量粒子探测器将适用于下一代稀有事件的搜索，例如直接探测暗物质、无中微子双β衰变或相干中微子-核散射。
2012-06-10 astro-ph.IM cond-mat.supr-con physics.ins-det
Kinetic inductance traveling wave amplifier designs for practical microwave readout applications
针对KIT难集成、泵浦功率需求高的问题，提出采用薄NbTiN薄膜和倒置微带线的新型KIT设计，实现10dB以上增益、5.5-7.25GHz带宽，系统附加噪声不超3个量子，可用于实用微波读出。
2024-12-13 cond-mat.supr-con quant-ph
Interplay between kinetic inductance, non-linearity and quasiparticle dynamics in granular aluminum MKIDs
微波动力学电感探测器（MKID）是一种低温超导薄膜谐振器。入射的库珀对破坏辐射增加了它们的动力学电感，从而可测量地降低了它们的谐振频率。对于给定的谐振频率，通过最大化动态电感分数$α$来获得最高的MKID响应度。然而，在具有接近1的$α$的电路中，由于自克尔非线性，低超电流密度减少了分叉之前的读出光子的最大数量，因此在噪声等效功率（NEP）开始增加之前设置了最大$α$的界限。通过制造具有不同电导率的颗粒状铝MKID，我们有效地将其动力学电感从每平方几十到几百个pH扫描。我们发现在$α\approx 0.9$处的$25\; \text{aW}/\sqrt{\text{Hz}}$的范围内的NEP最小值，这是由非线性的开始和噪声谱密度与电阻率的非单调依赖性之间的折衷引起的。
2018-11-10 cond-mat.supr-con
Hot Carrier Thermalization and Josephson Inductance Thermometry in a Graphene-based Microwave Circuit
本文利用耦合微波谐振器的多端超导器件测量 hBN 封装石墨烯的电子温度，高精度揭示电子和空穴热化规律及界面共振电子—声子冷却机制。
2022-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Two-level system noise reduction for Microwave Kinetic Inductance Detectors
噪声性能是任何探测器最关键的方面之一。超导微波动态电感探测器（MKID）具有“过量”频率噪声，表现为谐振频率的小的时间依赖性抖动，其特征在于以Hz ^2/Hz为单位测量的频率噪声功率谱。最近的研究表明，这种噪声几乎肯定来源于金属化或衬底上的两能级系统（TLS）缺陷的表面层。由于TLS电偶极矩与谐振器的电场的耦合，这些TLS的波动在谐振器中引入噪声。出于这种噪声机制的半经验定量理论，我们设计并测试了新的谐振器几何形状，其中CPW谐振器的高场“电容”部分被具有10 - 20微米电极间距的叉指电容器（IDC）结构所取代，与我们更传统的CPW谐振器所使用的2微米间距相比。测量结果表明，这种新的IDC设计具有显著降低的TLS噪声，目前在频率噪声功率谱方面降低了约29倍，对应于NEP的约29^（1/2）倍的改进。这些新器件正在我们为MKIDCam进行的下一次设计迭代中取代CPW谐振器。将讨论未来降低TLS噪声的机会和前景。
2009-09-10 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Superconducting Materials for Microwave Kinetic Inductance Detectors
构成MKID的超导材料对其性能有显著影响。薄膜的$T_\textrm{c}$和正常状态电阻率$ρ_\textrm{N}$决定了穿透深度$λ$，并因此决定了它具有多少动态电感。动态电感与总电感之比（$α$）、电感器的体积和$Q_\textrm{m}$决定了对输入能量的响应幅度。准粒子寿命$τ_\textrm{qp}$是MKID的表面阻抗被入射能量改变的特征时间。许多材料已经被探索用于超导谐振器和MKID，但这些信息通常没有发表或分散在文献中。本章包含了过去二十年来MKID用薄膜光刻电路所做工作的信息和参考资料。注意，测量的材料特性，如内部损耗品质因数$Q_\textrm{i}$和准粒子寿命$τ_\textrm{qp}$，根据MKID超导薄膜的制造方法和测量系统的不同而有很大的不同，因此最好将所有规定的值解释为典型值，但不是决定性的。在没有足够的测量值或文献中存在太多分歧以估计典型值的情况下，省略值。为了尽可能的完整，作者实验室的一些未发表的结果被包括在内，并且可以通过缺乏参考来识别。除非另有说明，否则所有薄膜都是多晶或非晶的。
2020-04-29 astro-ph.IM cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Three-Wave Mixing Quantum-Limited Kinetic Inductance Parametric Amplifier operating at 6 Tesla and near 1 Kelvin
本文介绍一种基于NbN超导薄膜的动力学电感参量放大器，在6特斯拉磁场和850 mK温度下实现量子极限放大，具有高动态范围和磁场兼容性，为量子信号处理提供稳健方案。
2023-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Post-fabrication trimming of a 1024-pixel, single-photon counting, Microwave Kinetic Inductance Detector array with a pixel pitch of 150 micron
Space Research Organisation Netherlands (SRON)（荷兰空间研究所）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
针对紧密排列的微波动力学电感探测器阵列，提出制造后修整方法，将频率散布降低两个数量级，良率从76%提升至94%。
2026-09-11 astro-ph.IM cond-mat.supr-con physics.ins-det
Current-Phase Relation and Josephson Inductance of Superconducting Cooper Pair Transistor
本文研究了超导库珀对晶体管（SCPT）的约瑟夫森电感$L_J$。我们跟踪的电感使用微波反射测量的调谐谐振电路中，SCPT安装在平行的$ \sim 200$ pH带状线电感。当逆的约瑟夫森电感，确定的电荷相位偏置平面上的SCPT的约瑟夫森库仑能量比为$E_J/E_C =1.75$，是集成的相位，我们得到的电流相位关系，这是强烈的非正弦附近的电荷简并点。
2009-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Performance of Hybrid NbTiN-Al Microwave Kinetic Inductance Detectors as Direct Detectors for Sub-millimeter Astronomy
在接下来的几十年里，毫米和亚毫米天文学需要大幅面成像阵列和宽带光谱仪，以补充阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列的高空间和光谱分辨率。这些仪器所需的传感器应具有背景有限的灵敏度和高的光学效率，并使阵列的像素大小为数千。由NbTiN和Al组成的混合微波动力学电感探测器已被证明满足这些要求。我们提出了第二代混合NbTiN-Al MKID，这是光子噪声限制的相位和幅度读出负载水平$P_{850GHz} \geq 10$ fW。由于响应度的提高，同相实现的光子噪声水平使我们能够使用最先进的电子设备同时读出大约8000个像素。此外，超导材料的选择和与平面天线组合的Si透镜的使用给予这些谐振器在$0.09 < ν< 1.1$ THz频率范围内操作的灵活性。鉴于这些规格，混合NbTiN-Al MKID将使天文学上可用的千像素阵列亚毫米成像和中等分辨率光谱。
2014-08-14 astro-ph.IM cond-mat.supr-con physics.ins-det
Long-range and selective coupler for superconducting flux qubits
提出了一种利用量子化约瑟夫森结谐振腔和微波辐射实现超导磁通量子比特耦合的方案。该结被用作可调谐电感，通过改变流经结的偏置电流来控制，因此电路作为可调谐谐振器工作。这使我们能够使任何量子位与谐振器相互作用。量子比特间的纠缠是由微波辐射引起的双光子拉比振荡而形成的，其中两个量子比特的能级分裂满足一定的条件。由于谐振腔的尺寸可以达到亚毫米级，并且量子比特通过互感与谐振腔相互作用，我们的方案使得构建包含远程量子比特的量子门成为可能
2007-05-23 cond-mat.supr-con
Microwave absorption by the Josephson-junction network in a low field: A realistic model for ceramic high-temperature superconductor
我们讨论了由30 × 30 × 30约瑟夫森结组成的三维阵列对微波的吸收与外加磁场的关系，其中每个结的电阻率、电容和电感是随机的。网络的数值模拟结果表明，在高温超导体YBa_2Cu_3 O（7-x）陶瓷样品中观察到了特征的微波吸收反常现象。我们还提供了一个简单的分析条款的约瑟夫森环不稳定性的吸收的讨论。
2006-04-28 cond-mat.supr-con
Dually tunable YBCO coplanar waveguide resonators based on helium-ion-generated Josephson inductances
Universität Tübingen（蒂宾根大学）
研究利用聚焦氦离子束在高温超导YBCO薄膜中局部生成约瑟夫森电感和量子干涉仪，实现强磁通可调谐的微波谐振器，并展示独立的频率和响应度调节能力。
2026-05-28 cond-mat.supr-con quant-ph
Effect of charge-imbalance potential relaxation on the high-frequency vortex dynamics and kinetic inductance of superconducting circuits
Moscow Institute of Physics and Technology (MIPT)（莫斯科物理技术学院）；Dukhov Research Institute of Automatics (VNIIA)（杜霍夫自动仪器科学研究院）；Institute for Physics of Microstructures, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院微观物理研究所）
研究电荷不平衡势弛豫对超导电路高频涡旋动力学及动电感的影响，从含时金兹堡 - 朗道方程推导涡旋运动方程，揭示其在临界温度附近的延迟效应及对超导电路特性的作用。
2026-07-08 cond-mat.supr-con
Reading-out the state inductively and microwave spectroscopy of an interferometer-type charge qubit
我们在实验上实现了一个干涉仪型电荷量子比特组成的单库珀对晶体管封闭的超导回路，在倒装芯片配置电感耦合到一个射频槽电路。槽允许读出量子位状态，充当电感测量装置。通过对量子器件施加连续的微波功率，我们观察到由能级粒子数的重新分布引起的电感变化。从测量的数据，我们提取的能隙之间的地面和上层作为晶体管的准电荷的函数，以及跨两个结的约瑟夫森相位。
2004-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Characterization of NbTiN films with thicknesses below 20 nm for low power kinetic inductance amplifiers
本文研究了厚度低于20 nm的NbTiN超导薄膜特性，以降低动力学电感行波参量放大器的泵浦功率，并提出了基于该薄膜的3WM KI-TWPA放大器新设计。
2024-02-18 cond-mat.supr-con
Mitigation of Cosmic Ray Effect on Microwave Kinetic Inductance Detector Arrays
对于空间天文台，宇宙射线粒子与探测器基底相互作用产生的高能声子引起的毛刺导致观测期间的死区时间。因此，减轻宇宙射线的影响是对未来空间飞行任务中使用的探测器的一项重要要求。为了研究可能的解决方案，我们进行了系统的研究，通过测试四个大阵列的微波动力学电感探测器（MKID），每个组成的$\sim$ 960像素和单片55毫米$\times$ 55毫米$\times$ 0.35毫米硅基板上制造。我们比较宇宙射线相互作用在我们的实验室中不同的探测器阵列的响应：一个标准的阵列，只有MKID阵列作为参考;一个阵列与低$T_c$超导薄膜作为声子吸收体的基板的相对侧;和阵列与MKID膜。该想法是低$T_c$层将声子能量下转换为低于MKID的对断裂阈值的值，并且膜将MKID的敏感部分与在基底中产生的声子隔离。我们发现，死区时间可以减少到一个因素的40时相比，参考阵列。仿真结果表明，在L2或类似的远地轨道上的航天器上运行时，测试的探测器阵列的死时间可以减少到1%以下。这里描述的技术也适用于未来量子计算机的大型超导量子比特阵列，并且非常重要。
2019-01-10 astro-ph.IM cond-mat.supr-con physics.ins-det
Microresonators fabricated from high-kinetic-inductance Aluminum films
我们研究了由无序（颗粒）铝膜制备的超导共面波导（CPW）谐振器。非常高的动力学电感，这些薄膜，固有的无序材料，使我们能够实现超短（200 $μ$ m在5 GHz的谐振频率）和高阻抗（高达5 k $Ω$）半波长谐振器。我们已经表明，在这些谐振器中的固有损耗在温度$\lesssim 250$ mK是有限的谐振器耦合到环境中的二能级系统。所展示的内部品质因数与常规超导体制成的共面波导谐振器的品质因子相当。高的动力学电感和众所周知的损耗使得这些无序铝谐振器有希望用于广泛的微波应用，包括动力学电感光子探测器和超导量子线路。
2018-06-30 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Kinetic Inductance of Few-Layer NbSe$_2$ in the Two-Dimensional Limit
Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院电子研究实验室）；Department of Electrical Engineering and Computer Science, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院电气工程和计算机科学系）；John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院）；Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院物理系）；Lincoln Laboratory, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院林肯实验室）
研究少层NbSe₂在二维极限下的动能电感及其非线性特性，揭示其在超导量子器件中的应用潜力。
2026-01-05 cond-mat.supr-con
Mutual Inductance Sensing SQUID: Cryogenic microcalorimeter based on mutual inductance readout of superconducting temperature sensors
Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）；Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) Braunschweig（德国联邦物理技术研究院（不伦瑞克））
提出基于互感读出的新型SQUID微 calorimeter，利用超导体接近临界温度时磁渗透深度的强温度依赖性，实现高能分辨率的X射线光谱检测。
2026-04-28 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Improving the performance of superconducting microwave resonators in magnetic fields
用于电路量子电动力学和动力学电感检测器的超导共面波导腔在垂直磁场中的操作通常由于能量耗散Abrikosov涡旋而导致器件性能的降低。我们在4.2K下通过透射光谱测量，实验研究了具有不同空间分布的微图案钉扎位置（反点）的Nb谐振器中的涡旋诱导能量损失。与没有反点的谐振器相比，我们发现涡流引起的损耗显著降低，从而在中等场的宽频率范围和施加功率上增加了品质因数。
2011-01-17 cond-mat.supr-con
Hybrid rf SQUID qubit based on high kinetic inductance
我们报道了射频SQUID（超导量子干涉器件）量子比特的发展和微波特性，该量子比特由铝基约瑟夫森结嵌入在由具有高动态电感的TiN薄膜图案化的超导回路中组成。在这里，我们证明了该系统可以提供小的物理尺寸，高的非谐性，和小的分散的设备参数。这种混合器件可以作为工具，进一步揭示完全由无序超导薄膜形成的相移纳米线量子比特中薄膜耗散和退相干的起源。
2017-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Low-noise kinetic inductance traveling-wave amplifier using three-wave mixing
我们研制了一种基于超导动力学电感行波器件的宽带宽、高动态范围、低噪声低温放大器。该器件由NbTiN制成，由硅芯片上的长共面波导组成。通过添加DC电流和RF泵浦音调，我们能够使用三波混频产生参量放大。该器件在4至8 GHz的瞬时带宽内表现出超过15 dB的增益。总的可用增益带宽，包括信号-空闲增益区的两侧，大于6 GHz。与器件的输入有关的噪声接近量子极限，具有小于1个光子的过量噪声。与类似构造的四波混频放大器相比，这些器件在RF泵浦下以低$\sim$ 20 dB的功率和远离信号的频率工作。这将允许更容易地集成到大规模量子位和检测器应用中。
2015-09-30 cond-mat.supr-con quant-ph
Diode Effect in Nonlinear High-Kinetic-Inductance Transmission Line Resonators
University of Ulm（乌尔姆大学）；Institute for Complex Quantum Systems and IQST, University of Ulm（乌尔姆大学复杂量子系统与IQST研究所）；German Aerospace Center (DLR), Institute of Quantum Technologies（德国航空航天中心（DLR）量子技术研究所）；Racah Institute of Physics, Hebrew University of Jerusalem（耶路撒冷希伯来大学拉卡物理研究所）；Qarakal Quantum Ltd.（Qarakal量子有限公司）
本文针对现有理论近似对强非线性HKI传输线谐振结构的不足，开发了保留电磁场全部空间依赖性的理论框架，揭示了无磁偏置下高达93%的传输对比度等特性，为强非线性超导微波器件分析设计提供了通用工具。
2026-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Parametric amplification with weak-link nonlinearity in superconducting microresonators
高Q超导共面波导微谐振器中的非线性动力学电感会引起谐振曲线的分叉。在临界泵浦功率和分岔频率附近，共振附近的频带内的信号观察到大的参数增益。我们展示了实验结果的信号和互调增益，这是很好地描述了基于克尔非线性的参量放大理论。相位相关的增益，或信号压缩，验证与零差检测方案。
2009-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Power-Law Suppression of Superfluid Stiffness in High-Kinetic-Inductance NbN Films
Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids（马克斯·普朗克固体与超导研究所）；Leibniz Institute for Solid State and Materials Research Dresden (IFW Dresden)（德累斯顿莱布尼茨固体与材料研究所）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；CSIR - National Physical Laboratory（印度科学工业研究理事会-国家物理实验室）
研究利用NbN微波谐振器，探究无序对超导响应的影响。通过实验发现最薄薄膜有反常超导响应，随厚度增加向传统转变，揭示纳米晶孪晶域结构是关键因素，确定超流刚度与配对能量比值Theta(0)/Tc是控制边界的参数。
2026-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Strong kinetic-inductance Kerr nonlinearity with titanium nitride nanowires
无序超导薄膜如氮化钛（TiN）在单光子水平上表现出大的动力学电感（KI）、高的临界温度和大的品质因数。KI非线性可以被利用作为约瑟夫森结的替代物，用于创建具有在更高频率和升高的温度下操作的潜力的新型非线性量子器件。我们研究了一种放大KI非线性的方法，通过用小体积的$V \simeq 10^{-4}\text{um}^3$来限制纳米线中共振电磁模式的电流密度。利用这一概念，我们实现了微波频率克尔腔的最大克尔位移每光子的$K/2π= 123.5 \pm 3$ kHz和报告的非线性线宽比$K/γ= 21\%$。通过改进设计，我们的器件有望接近毫米波光谱中的强量子非线性机制。
2022-07-30 cond-mat.supr-con quant-ph
Strongly non-linear superconducting silicon resonators
掺硼硅超导材料是一种很有前途的集成硅量子器件材料。特别是，它的低电子密度和适度的无序使其成为制造在微波频率下具有低损耗的大电感的合适候选物。在这里，我们实验研究共面波导谐振器中图案化的超导硅薄层的电动力学，针对三个关键属性：动态电感，内部损耗，以及这些量的变化与读出功率。我们报告的第一个观察到的杂质半导体的微波谐振与内部品质因数的几千。正如BCS框架中所预期的那样，超导硅在50-500 pH范围内呈现出与强无序超导体相当的大的片状动力学电感，其温度依赖性由Mattis-Barclay理论很好地描述。我们发现，虽然，一个意想不到的强非线性的复杂的表面阻抗，不能解释为非线性引起的depairing或准粒子加热。
2021-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ultrahigh-inductance materials from spinodal decomposition
针对无序超导氮化物提升动电感面临材料质量受损的挑战，提出通过调幅分解大幅提高超导材料动电感的方法，以Ti0.48Al0.52N为模型首次实现绝缘体-超导体转变，测得动电感提升2-3个数量级，为先进超导量子电路的电感控制铺平道路。
2023-11-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con quant-ph
Superconducting granular aluminum resonators resilient to magnetic fields up to 1 Tesla
高动态电感材料是超导量子线路和混合结构的重要材料。超导颗粒铝（grAl）达到nH/ $\square$范围内的动力学片电感，在超导量子比特和微波探测器中具有证明的适用性。在这里，我们表明，单光子内部品质因数$Q_{\mathrm{i}}$的grAl微波谐振器超过$10^5$在磁场高达1 T，在平面内对齐的grAl膜。在0.5 mT范围内的小垂直磁场使$Q_{\mathrm{i}}$增强约15%，这可能是由于引入了以磁通子形式存在的准粒子陷阱。进一步增加垂直场会使谐振器的品质因数劣化。这些结果打开了大门，使用高动力学电感grAl结构的电路量子电动力学和混合架构与磁场的要求。
2020-06-11 cond-mat.supr-con quant-ph
Photon-noise limited sensitivity in titanium nitride kinetic inductance detectors
本文研究了由TiN/Ti/TiN三层超导薄膜制成的馈电喇叭耦合微波动力学电感探测器（MKID）在亚毫米波段的光子噪声限制性能。绝缘体上硅晶片背面的微加工产生了四分之一波长的背短路，该背短路针对250 \micron的有效耦合进行了优化。当入射光功率为$>$ ~0.5~pW时，利用频率读出和观察变温黑体源，我们测量了与光子噪声一致的器件噪声，对应于噪声等效功率$>$ ~3 $\times 10^{-17}$ W/ $\sqrt{\mathrm{Hz}}$。这种灵敏度使这些器件适合在这些波长下的宽带光度应用。
2015-03-23 astro-ph.IM cond-mat.supr-con
Microwave properties of superconductors close to SIT
强无序赝能隙超导体在超导体-绝缘体转变（SIT）附近表现出任意高的动力学电感值，这使得它们对实现无耗散超导具有吸引力。我们发展了这些超导体中集体模式的理论，并讨论了微波频率下的相关耗散。我们得到的集体模谱依赖于无序水平，并得出结论，集体模成为相关的耗散源和噪声在SIT的远附近。
2017-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Development of microwave superconducting microresonators for neutrino mass measurement in the HOLMES framework
欧洲研究委员会最近资助了HOLMES项目，该项目旨在对电子中微子质量进行量热测量，测量163 Ho的电子捕获衰变中释放的能量。HOLMES的基线是耦合到过渡边缘传感器（TES）的微量热计，其用rf-SQUID读出，用于微波复用目的。一个有前途的替代解决方案是基于超导微波谐振器，在过去十年中经历了快速发展。这些探测器被称为微波动力学电感探测器（MKID），在频域中具有固有的多路复用特性，适用于更大规模的像素阵列，具有理论上的高能量分辨率和快速响应。我们的活动的目的是开发用于X射线光谱学的微谐振器探测器阵列，并适用于163 Ho能谱的量热测量。由纯钛和化学计量比的TiN层组成的超导多层膜显示出许多理想的MKID特性，例如低损耗、大方块电阻、大动态电感和可调临界温度$T_c$。利用$T_c$研制了Ti/TiN多层膜微谐振器，在70~4.5 K温度范围内具有良好的均匀性。在这方面的贡献，我们提出的设计方案，采用的制造工艺和表征结果。
2016-01-19 cond-mat.supr-con physics.ins-det
A titanium-nitride near-infrared kinetic inductance photon-counting detector and its anomalous electrodynamics
我们演示了单光子计数在1550 nm的氮化钛（TiN）微波动力学电感探测器。能量分辨率为0.4 eV，到达时间分辨率为1.2微秒。0-，1-，2-光子事件的解决，并遵循泊松统计。我们发现，随温度变化的频率偏移偏离Mattis-Barclay理论，并且耗散响应在低温下表现出比频率响应更短的衰减时间。我们认为观察到的异常电动力学可能与无序TiN薄膜中的准粒子陷阱或亚能隙态有关。最后，从脉冲响应导出电子态密度。
2012-08-03 astro-ph.IM cond-mat.supr-con physics.optics
Low kinetic inductance superconducting $MgB_{2}$ nanowire photon detectors with a 100 picosecond relaxation time
超导纳米线的特性决定了超导纳米线单光子探测器的性能水平。通常采用的大面积SNSPD的复位时间为5- 10 ns，已知其受到纳米线动态电感的限制。（波导集成）SNSPD防止由于闭锁到永久电阻状态而使它们偏置到接近临界电流。为了减少SNSPD中的复位时间，需要具有低动力学电感和快速电子能量弛豫的超导纳米线。在本文中，我们报道了窄（15- 100 nm）和长（高达120 $μ$ m）超导$MgB_{2}$纳米线提供这样的组合属性。在5 nm厚的$MgB_{2}$膜，使用混合物理化学气相沉积，电子弛豫时间为12 ps，临界温度为32 K，和临界电流密度为5 × $10^{7}$ A/ $cm^{2}$（在4.8 K）。使用微波反射计，我们测量到的动力学电感Lk 0（4.8K）=1.3-1.6 pH/sqr的纳米线的宽度，这导致在磁场穿透深度为90 nm。这些值非常接近原始$MgB_{2}$中的值。对于120 $μ$ m长的纳米线，响应时间仅为100 ps，即以前报道的类似尺寸的NbN纳米线光子探测器的1/80。
2020-10-08 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Tunable superconducting nanoinductors
我们表征电感器制造的超薄，约100 nm宽的铌（Nb）和氮化铌（NbN）的条带。这些纳米线在超导状态下具有大的动力学电感。动力学电感与纳米线长度成线性比例，在2.5 K的温度下，NbN的典型值为1 nH/um，Nb的典型值为44 pH/um。我们测量的动力学电感的温度和电流的依赖性，并比较我们的结果与理论预测。我们还模拟了这些纳米线的自谐振频率在一个紧凑的曲折的几何形状。这些纳米线电感元件在各种微波频率超导电路中具有应用。
2010-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Engineering high-Q superconducting tantalum microwave coplanar waveguide resonators for compact coherent quantum circuits
研究通过改变薄膜厚度并使用Nb种子层，在室温下制备了高内部品质因数（约3.6×10^6）和高动理电感（0.6 pH/sq）的超导钽共面波导谐振器，为紧凑高保真量子电路提供了关键组件。
2024-12-20 cond-mat.supr-con cs.SY eess.SY
Microwave dynamics of high aspect ratio superconducting nanowires studied using self-resonance
我们研究了超高长径比（长/宽~ 5，000）超导氮化铌纳米线的微波阻抗。纳米线被制造成紧凑的曲折几何形状，其与50欧姆共面波导传输线的中心导体串联。样品的透射系数被测量到高达20 GHz。在高频率下，透射系数中的峰值被看到。数值模拟表明，这是沿着纳米线长度的半波谐振，其中纳米线充当高阻抗慢波传输线。这种共振为这些纳米线设置了作为电感元件的频率上限。拟合模拟到测量的谐振使得能够精确确定纳米线在谐振频率下的复薄层阻抗。实部是耗散的量度，而虚部由动态电感主导。我们表征的薄层电阻和薄层电感对温度和电流的依赖性，并比较最近的无序超导体的理论预测的结果。这些结果有助于理解基于超导纳米线的高频器件。它们还可能导致新型超导器件的发展，如超紧凑谐振器和慢波结构。
2016-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Kinetic Inductance Detectors and readout electronics for the OLIMPO experiment
动力学电感探测器（KID）是一种用于天体物理学和粒子物理学的低$-$温度探测器。我们已经开发了集总元件KID（LEKID）阵列敏感的微波光子，优化了四个喇叭耦合焦平面的OLIMPO球载望远镜，工作在以150 GHz，250 GHz，350 GHz和460 GHz为中心的光谱波段。其目的是测量一些星系团的Sunyaev-Zel'dovich效应的光谱，并将在类似太空的环境中验证LEKID技术。我们的探测器是最佳的中间背景水平，由于存在的残余气氛和室温光学系统，它们的工作温度为0.3 K。LEKID平面超导电路被设计为在100和600 MHz之间谐振，并且匹配馈送波导的阻抗;谐振器的测量品质因数在$10^{4}-10^{5}$范围内，并且它们已经被调谐以获得所需的动态范围。读出电子设备由$cold$ $part$和$room-temperature$ $part$组成，前者包括低噪声放大器、直流$-$模块、同轴电缆和功率衰减器，后者基于FPGA $-$，包括上变频和下变频微波组件（IQ调制器、IQ解调器、放大器、偏置T形三通、衰减器）。在这方面的贡献，我们描述了优化，制造，表征和验证的OLIMPO探测器系统。
2019-04-03 astro-ph.IM cond-mat.supr-con physics.ins-det
