Modular Cryogenic Interconnects for Multi-Qubit Devices
我们已经开发了一个模块化的互连平台，用于在低温下控制和读出多个固态量子位。该装置提供74个滤波直流偏置连接，32个控制和读出连接，带宽超过5 GHz，以及4个微波馈线，允许工作在10 GHz以上。射频（rf）插入器的加入使平台能够被分成两块印刷电路板，将连接到量子位芯片的简单电路板与包含昂贵连接器和组件的多层板解耦。这种模块化方法减轻了为每个原型器件复制复杂互连电路的负担。我们报告了该平台在毫开尔文温度下的性能，包括信号传输和串扰测量。
2014-05-14 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
A Reconfigurable Cryogenic Platform for the Classical Control of Scalable Quantum Computers
固态量子比特技术的最新进展正在为容错量子计算系统铺平道路。然而，量子比特技术受到量子比特相干时间以及将量子系统与经典电子基础设施耦合的复杂性的限制。我们提出了一个基础设施，使读取和控制量子位，这是一个现场可编程门阵列（FPGA）上实现。FPGA平台支持多种量子位技术所需的功能，并且可以在4K到300K的温度范围内物理上接近量子位运行。在此温度范围内对平台进行的广泛表征表明，所有主要组件（如LUT、MMCM、PLL、BRAM、IDELAY2）都能正常工作，逻辑速度非常稳定。最后，通过在整个温度范围内运行具有相对稳定性能的集成ADC来实现稳定性。
2017-04-24 physics.ins-det quant-ph
Cryogenic fiber-coupled electro-optic characterization platform for high-speed photodiodes
本研究开发了一种全光纤耦合的低温电光表征平台，利用飞秒激光泵浦-探测技术提取超快光电二极管的时域响应，发现其响应具有显著的激发功率与温度依赖性，为超导量子技术中光学链路和波形发生器的优化提供了关键工具。
2023-09-12 physics.ins-det physics.optics
Cryogen-free modular scanning tunneling microscope operating at 4-K in high magnetic field on a compact ultra-high vacuum platform
本文设计并构建了一套紧凑型无制冷剂UHV模块化STM系统，通过内部隔振、原位处理交换和垂直传输机构，在约4 K、最高9 T下实现原子分辨率成像。
2024-04-07 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
A large millikelvin platform at Fermilab for quantum computing applications
在量子计算平台中承载越来越多的低温量子位的愿望推动了对更大mK冷却平台的需求。作为费米实验室超导量子材料和系统中心的一部分，我们正在开发一个低温平台，该平台能够在直径为2米，高度约为1.5米的实验体积中达到毫开尔文温度。该平台旨在承载基于超导射频加速器腔技术的三维量子位架构。本文介绍了该平台的基线设计，以及预期的关键性能参数。
2021-08-24 physics.ins-det quant-ph
A highly stable and fully tunable open microcavity platform at cryogenic temperatures
开放式微腔是增强固态量子和纳米系统光-物质相互作用的有力工具，也是推进量子技术应用的关键。为此，腔应该同时满足两个相互冲突的要求-完全可调谐性以应对材料的空间和光谱不均匀性，以及在低温环境中操作以保持谐振条件下的最高稳定性。为了应对这一挑战，我们开发了一种完全可调的、开放式的、基于光纤的法布里-珀罗微腔平台，该平台也可以在闭环低温恒温器中在增加的噪声水平下运行。它包括定制设计的单片微型和纳米定位元件，行程范围高达毫米级，在封闭循环低温恒温器中仅实现15 pm rms的低温被动腔长稳定性，在更安静的流动低温恒温器中仅实现5 pm。这可以通过主动稳定来进一步改善，并且在腔镜之间的直接机械接触下获得甚至更高的稳定性，在封闭循环低温冷却器的安静阶段期间产生0：8 pm rms。该平台提供了具有高精细度和小模式体积的低温腔的操作，以强烈增强轻物质相互作用，为各种量子和纳米材料的实验开辟了新的可能性。
2022-12-22 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Cryogenic platform to investigate strong microwave cavity-spin coupling in correlated magnetic materials
本研究搭建了基于环隙谐振器的低温ESR实验平台，可在2开尔文下研究磁性材料与微波模式的强杂化，通过两种材料实验验证了性能，并给出校准与谱拟合方法，为混合量子系统研究提供参考。
2024-01-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.ins-det
Cryogenic Systems for Quantum Photonic Technologies: A Practical Review
University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）；Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室）
综述探讨了低温系统在光学量子设备中的应用，涵盖从流式低温系统到机械制冷器和稀释制冷器的原理，为科学家提供技术洞察和历史背景以评估低温技术在量子技术中的作用。
2026-05-12 physics.ins-det quant-ph
Aluminum nuclear demagnetization refrigerator for powerful continuous cooling
本文提出一种铝核绝热去磁制冷机，通过最小化热阻和涡流加热敏感性，使双级连续NDR在560 μK下实现约40 nW冷却功率，并可在六天内从室温达到该状态。
2024-07-25 physics.ins-det
CUTE: A Cryogenic Underground TEst Facility at SNOLAB
本文介绍了SNOLAB的CUTE低温地下测试设施，它具备毫开级低温、低放射性本底等条件，原用于SuperCDMS探测器测试，现已成为面向多科研项目的用户设施。
2024-01-30 physics.ins-det
How cold can you get in space? Quantum Physics at cryogenic temperatures in space
虽然人们通常认为，寒冷的空间非常适合在低温下进行测量，但出于两个原因，必须谨慎对待：首先，敏感仪器必须完全屏蔽强烈的太阳辐射，因此，可以放在卫星内部，也可以放在卫星外部的阴影面。第二，在空间进行这种实验的任何平台一般都为所容纳的设备提供接近室温的环境。为了在没有主动冷却的情况下获得低温，必须尽可能地将仪器与平台的辐射和传导热交换隔离。我们调查的背景下，最近提出的实验，观察大质量物体的量子叠加的退相干这种被动冷却方法的限制。本文的分析和结论可用于许多需要低温环境的空间类似试验设计。
2013-09-13 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
A Cryogenic Interface for Controlling Many Qubits
一台按比例放大的量子计算机将需要一个高效的控制接口，可以自主操纵和读取大量的量子位，对于固态实现来说，这些量子位通常保持在毫开尔文（mK）温度下。先进的CMOS技术与量子系统紧密集成，是实现这种控制接口的理想选择，但通常会因其功耗而打折，导致脆弱的量子位发热。在这里，我们展示了一个超低功耗，基于CMOS的量子控制平台，它以数字命令为输入，并生成许多并行的量子位控制信号。通过使用100，000个在100 mK附近工作的晶体管实现，我们的平台通过利用晶体管在低温下的低泄漏来将电荷存储在用于调整量子器件的浮栅结构上，从而减少了对每个量子位的单独控制线的需求。然后，这种电荷可以在片上电容器之间快速洗牌，以生成动态量子位控制所需的快速电压脉冲。我们基准这种架构上的量子点测试设备，显示出成千上万的栅电极的控制是可行的商用稀释制冷机的冷却功率内。
2019-12-03 cond-mat.mes-hall physics.ins-det quant-ph
Cryogenic Performance Evaluation of Commercial SP4T Microelectromechanical Switch for Quantum Computing Applications
本文评估了商用MEMS开关在低温（<10 K）下的直流与射频性能，发现其导通电阻、工作电压和射频特性均优于常温，并演示了SP4T切换及NAND/NOR逻辑运算，验证了其用于大规模量子计算低温多路复用器的可行性。
2025-07-17 physics.app-ph physics.ins-det quant-ph
Indium as a high cooling power nuclear refrigerant for quantum nanoelectronics
自从在$4\,$ K左右的温度下发现超导性以来，量子电子学的前沿一直与新的制冷方法的发现有关，这是由氦的液化实现的。从那时起，低温学的进步导致了量子霍尔效应等发现，以及超导和半导体量子比特等新技术。目前，纳米电子器件通常通过市售的稀释制冷器达到约$10\,$ mK至$100\,$ mK的电子温度。然而，通过包围晶格振动或声子冷却电子在低温下变得低效。向更低温度的进一步进展需要纳米级电子的新冷却方法，例如用核自旋直接冷却，其本身可以通过绝热退磁达到微开尔文温度。在这里，我们介绍了铟作为纳米电子学的核制冷剂，并证明了仅在芯片上冷却的电子是可能的下降到$3.2\pm0.1\,$ mK，通过设备的电气连接的热泄漏的限制。
2020-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
3D-Structured Polyethylene Windows for Low-Loss Transmission in Wideband Cryogenic Terahertz Systems
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Université Grenoble Alpes, Université Savoie Mont Blanc, CNRS, Grenoble INP, CROMA（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、萨瓦-蒙布朗大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院、CROMA）
本研究设计制备了集成CNC加工金字塔形抗反射结构的超高分子量聚乙烯真空窗口与红外滤光片，适用于211-373 GHz频段，实现全频段反射率低于5%，为高灵敏度太赫兹仪器的宽带低温光学提供了有前景的方案。
2025-10-17 physics.ins-det physics.optics
Cryogen-Free dissolution Dynamic Nuclear Polarization polarizer operating at 3.35 T, 6.70 T and 10.1 T
目的：研制一种新型溶解动态核极化（dDNP）偏振器平台.该偏振器满足体外、临床前和临床应用的许多关键要求。方法：它不使用液体冷冻剂，以连续模式运行，可容纳各种样本量，包括人体研究所需的样本量，并且是全自动的。结果：在磁场（高达10.1 T）和温度（从室温到1.3 K）方面，它提供了一个宽的操作窗口。偏振器提供70%的[1- 13 C]丙酮酸盐的13 C液态偏振。固态下的建立时间常数约为。1200 s（20 min），允许每小时至少一个样品的样品通量，包括样品加载和溶解。结论：我们证实了先前报道的强磁场依赖性在3.35至6.7 T的范围内，但没有看到进一步增加极化时，增加磁场强度为10.1 T的[1- 13 C]丙酮酸和三苯甲基。使用定制的干磁体、冷头和再冷凝、闭合循环冷却系统，结合模块化DNP探头、自动化和流体处理系统;我们设计了一个独特的dDNP系统，具有无与伦比的灵活性和性能。
2018-08-27 physics.ins-det physics.med-ph
A Cryogenic Uniaxial Strain Cell for Elastoresistance Measurements
本文提出一种适用于4.2 K至300 K的低温单轴应变池，通过压电堆和高分辨率电容传感器实现±5%的精确应变控制，并在铁基超导体BaFe$_2$As$_2$中验证了其弹阻测量的可靠性。
2025-07-14 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Ultralow-Temperature Cryogenic Transmission Electron Microscopy Using a New Helium Flow Cryostat Stage
UT-Battelle, LLC（UT-巴特尔有限责任公司）
本文介绍用于JEOL S/TEM的新型condenZero液氦低温冷却系统，实现6.58 K稳定低温，并通过EELS、电子衍射和Lorentz TEM验证其在量子材料相变研究中的能力。
2025-09-26 cond-mat.str-el physics.ins-det quant-ph
MOTION, a liquid xenon time projection chamber platform for high voltage technologies in dark matter detectors
该研究构建了70千克的液态氙探测器MOTION，用于研究高压技术相关挑战，为下一代暗物质探测器的设计与运行提供关键依据
2026-10-05 physics.ins-det
A cryogenic chamber setup for superfluid helium experiments with optical fiber and electrical access
本文设计并构建了一种可在毫开尔文温度下运行、具备光纤和电学接入的超流氦低温腔体，结合自动化气体处理系统实现亚纳米级薄膜厚度控制，并展示了厚度依赖的光力声子激射，为超流氦基础与应用研究提供通用平台。
2025-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
MEMSDuino: An Arduino-Based MEMS Switch Controller
针对量子信息科学中低温 MEMS 开关缺乏可用室温直接控制系统的问题，本文提出基于 Arduino 的 19 英寸机架式控制器，支持手动按键与 Python 串口自动控制，并可扩展用于高电压或大电流开关。
2025-01-06 physics.ins-det quant-ph
Foundry CMOS platform for multimodal quantum materials characterization
King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
研究利用65纳米CMOS工艺，通过功能划分金属堆栈构建多模态量子材料表征平台，可进行低温磁化率测量、NV中心光探测磁共振，降低功率需求且兼容原位电子束成像，建立了可扩展、可代工制造的平台。
2026-07-21 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det quant-ph
Open-cavity in closed-cycle cryostat as a quantum optics platform
光学谐振器的引入可以实现光子和固态发射器之间的有效和精确的相互作用。它促进了强光-物质相互作用，极化子物理学的研究，并为量子通信和计算提供了强大的接口。在与固态系统的光物质相互作用的进展中的一个关键方面是结合低温温度和高机械稳定性对振动的要求，同时保持足够的自由度，原位可调性的挑战。在这里，我们提出了一个基于光纤的开放法布里-珀罗腔在一个封闭的循环低温恒温器表现出超高的机械稳定性，同时提供在所有三个空间方向的宽范围的可调性。我们的特点的设置和演示操作的均方根腔长波动小于$90$ pm的温度为$6.5$ K和集成带宽为$100$ kHz。最后，我们基准腔的性能，证明了强耦合形成的激子极化激元在单层WSe $_2$与$1.6$的协同性。这组结果表明，开放腔在一个封闭的循环低温恒温器作为一个通用的和强大的平台，低温腔QED实验。
2021-12-01 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
A Low-Temperature Tunable Microcavity featuring High Passive Stability and Microwave Integration
本研究提出一种闭循环低温光纤基微腔，在低于10K下实现约25皮米的高被动稳定性，并集成微波控制，为自旋-光子界面提供高效平台。
2024-12-18 physics.ins-det physics.optics quant-ph
