| 研究課題/領域番号 |
18K13568
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
鈴木 惇也 京都大学, 理学研究科, 助教 (90795014)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 超伝導検出器 / リードアウト / FPGA / ダイレクトRF / RFSoC |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、RF 信号を直接サンプルする電子回路技術を超伝導検出器のリードアウトに適用し、その高性能化と簡易化を目指す。超伝導検出器は GHz 帯域での周波数多重化が主流となりつつある。本研究では、この GHz 帯域での多重化を、複雑な周波数変換を介さないシステムで実現する。
本年度は、昨年度までに試作していた 1 GHz の帯域を持つ読み出しシステムの性能評価を行った。超伝導検出器に適用するためには、読み出しに起因するノイズが検出器本来のノイズよりも十分に低いことが求められる。そのため、ノイズ評価が可能なファームウェア・ソフトウェアの開発を行い、実際に装置を用いてノイズ測定を行った。この結果、開発している装置のノイズが十分に低いことが確認できた。このノイズ特性について国際学会での発表をおこなった。
また、高周波でのサンプルを非常に容易にする "RFSoC" での超伝導検出器読み出し開発に取り組んだ。 RFSoC はアナログデータとデジタルデータを相互変換するデータコンバータ、論理回路、および CPU が組み合わさったチップであり、ここ数年で急速に応用が広がっている。本研究ではまず RFSoC 2x2 ボードを用いて、 RFSoC が超伝導検出器の読み出しに適するか調査を行った。周波数特性とノイズ特性について評価し、十分に本研究に使えるレベルであることを確認した。この RFSoC を用いた読み出しシステムについて国内学会での発表をおこなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
半導体部品の調達困難。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の予定では高速データコンバータを搭載したボードを自作する予定だったが、以下の２点の理由により RFSoC を用いたシステムで目標達成を目指すことにした。１点目は半導体不足により単純な部品でも調達困難となっており、部品選定に時間がかかることである。もう１点は RFSoC の台頭により、当初考えていたよりも簡便にダイレクトRFが実現可能となったためである。
次年度は RFSoC を用いて超伝導共振器の信号を直接読み出すシステムの構築を目指す。今年度すでに比較的性能の低い RFSoC 2x2 ボードを用いた試作が完了しており、このシステムを高いアナログ帯域幅を持つ高性能 RFSoC ボード用にアップグレードする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
半導体不足により調達計画に変更が生じたため。
計画を変更し、 RFSoC を用いる。次年度使用額は RFSoC 搭載のボードに適合するケーブルやフィルタの調達などに用い、当初の目標であったダイレクトRFの達成を目指す。
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