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Multiplexing readout using direct RF towards mega-pixel operation of superconducting detectors

Research Project

Project/Area Number 18K13568
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
Research InstitutionKyoto University (2019-2022)
High Energy Accelerator Research Organization (2018)

Principal Investigator

Suzuki Junya  京都大学, 理学研究科, 助教 (90795014)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords超伝導 / FPGA / RFSoC / CMB / 宇宙 / 素粒子 / 超伝導検出器 / リードアウト / ダイレクトRF / MKID / 宇宙マイクロ波背景放射
Outline of Final Research Achievements

We developed a multiplexing readout system for superconducting detectors using a high-speed data converter. Since observation of cosmic microwave background radiation (CMB) requires the operation of a large number of superconducting detectors, readout multiplexing system is necessary to reduce the number of readout lines. In this study, we developed a microwave multiplexing readout system. A high-speed data converter (ADC/DAC) can be used to increase the bandwidth and the number of detectors readable on a single pair of lines. In this study, we finally succeeded in developping multiplexed readout with 2 GHz bandwidth.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

宇宙背景放射の精密観測により宇宙の始まりや素粒子の謎について解明することができる。多数の検出器を読み出すことが感度向上のうえで必須だが、これが本研究で開発したマイクロ波多重化システムにより容易になる。
宇宙観測により我々の知的好奇心を満たしてくれるだけでなく、本研究のシステムは将来的に実生活にも役立つ。空港のセキュリティチェックでは現在、感度の高い超伝導ミリ波受信機を用いた実証試験が進んでいるが、こうした受信機の読み出しに転用できると期待される。

Report

(6 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019

All Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Presentation] Kria SOM で作るお手軽なデータ取得システム2023

    • Author(s)
      鈴木惇也、清野結大、田島治
    • Organizer
      日本物理学会春季大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] KIDs の読み出し2022

    • Author(s)
      鈴木惇也
    • Organizer
      MKID 研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] MKID を用いた CMB 偏光観測実験 GroundBIRD2022

    • Author(s)
      鈴木惇也
    • Organizer
      超伝導分科会第65回研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] RFSoC を用いたマイクロ波読み出し2022

    • Author(s)
      鈴木惇也
    • Organizer
      RFSoC 情報交換会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] RFSoC の応用 -- 超伝導共振器と分光器2022

    • Author(s)
      鈴木惇也、石徹白晃治、本多俊介、末野慶徳、田島治
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] RFSoC を用いたリードアウト -- 超伝導多重化読み出しと広帯域分光器の開発2022

    • Author(s)
      鈴木惇也
    • Organizer
      計測システム研究会2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] RFSoC を用いた超伝導検出器のマイクロ波読み出し2022

    • Author(s)
      鈴木惇也
    • Organizer
      日本物理学会 第77回年次大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Development of low-cost readout electronics for resonator-based multiplexing detector arrays2021

    • Author(s)
      Junya SUZUKI
    • Organizer
      19th International Workshop on Low Temperature Detectors
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超伝導検出器のマイクロ波読み出し--GHz 帯域の達成とさらなる拡張2021

    • Author(s)
      鈴木惇也
    • Organizer
      日本物理学会 第76回秋季大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 超伝導検出器のマイクロ波読み出し技術開発2021

    • Author(s)
      鈴木惇也
    • Organizer
      計測システム研究会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 広帯域で安価な超伝導検出器の多重化読み出しシステム -- ファームウェアの開発状況2020

    • Author(s)
      鈴木惇也
    • Organizer
      日本物理学会 第75回秋季大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Development of a multiplexing readout system for superconducting detectors combining commercially available digital and analog boards2020

    • Author(s)
      Junya SUZUKI
    • Organizer
      新学術領域「ニュートリノで拓く素粒子と宇宙」研究会2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 超伝導検出器 KID を用いた CMB 偏光観測実験 GroundBIRD2020

    • Author(s)
      鈴木惇也
    • Organizer
      新学術領域「地下から解き明かす宇宙の歴史と物質の進化」第1回低温技術研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Readout electronics for CMB experiments2019

    • Author(s)
      鈴木惇也
    • Organizer
      新学術領域「ニュートリノで拓く素粒子と宇宙」研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2024-01-30  

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