门控量子器件中的主动降噪

诸如量子点量子比特和量子电学计量电路等固态量子技术依赖于超低能量子现象，因而易受各种形式环境噪声的影响。传统的无源滤波方案可以降低高频噪声，但对工频或仪器引发的低频干扰往往无效。将此类滤波器扩展到更低频率会导致稳定时间延长、系统响应变慢以及Johnson噪声增加等问题，从而阻碍低频输运测量。为了解决这些局限性，我们提出并通过实验验证了一种适用于亚开尔文温度下运行的量子器件的通用有源降噪方案。我们的方法通过直接向器件动态注入同相位的反噪声信号来补偿周期性环境干扰。我们采用了一种具有拍频降低和自适应相位-幅度调谐功能的自动化反馈协议，无需任何人工干预即可实现实时补偿。与后处理或无源滤波不同，该方法在器件层面抑制噪声，且不会引入额外的时间常数。我们在受到强烈 50 Hz 工频干扰的候选系统——栅极定义的 Si/SiGe 量子点上实现了该方案，并通过采集库仑阻塞振荡和库仑菱形图验证了其有效性。该技术大幅抑制了目标干扰和整体底噪，从而稳定了输运特性并提高了器件保真度。尽管仅在量子点上进行了演示，但所提出的框架广泛适用于确定性噪声构成关键瓶颈的一大类固态量子器件。我们的研究结果确立了有源反噪声注入作为推进抗噪量子测量平台的一种通用策略。