本文關(guān)鍵詞：基于約瑟夫森結(jié)參數(shù)放大器的超導(dǎo)量子比特態(tài)函數(shù)的精確測量

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【摘要】：量子計算機(jī)在解決如分解大數(shù)質(zhì)因子等問題方面擁有經(jīng)典計算機(jī)無法比擬的優(yōu)越性。基于約瑟夫森結(jié)的超導(dǎo)量子比特近年來在器件相干性能和操控精度上都有了相當(dāng)幅度的提升,已成為實(shí)現(xiàn)量子計算機(jī)的主要候選物理載體之一。本論文首先介紹了量子計算的基本概念,包括量子比特的基本原理和量子邏輯門,其次介紹了基于約瑟夫森結(jié)的超導(dǎo)量子比特的物理實(shí)現(xiàn)。在超導(dǎo)量子比特的研究中,實(shí)現(xiàn)對量子比特態(tài)函數(shù)的快速精確的讀取至關(guān)重要。在回顧各種讀取方式的基礎(chǔ)上,本論文重點(diǎn)介紹了基于超導(dǎo)諧振腔的色散讀取方式。在我們的Xmon量子比特樣品電路中,每個量子比特都通過各自的讀取諧振腔與一條公共信號傳輸線相耦合。當(dāng)量子比特處在不同的狀態(tài)時,讀取諧振腔的共振頻率會有微小移動,從而導(dǎo)致公共信號傳輸線上微波的透射系數(shù)S21在IQ復(fù)平面內(nèi)發(fā)生微小變化,基于此我們可以讀取量子比特的狀態(tài)信息。由于需要讀取的微波信號的變化僅相當(dāng)于一個能量子的大小,極其微弱,我們需要在讀取線路上使用放大器并盡量減小額外引入的噪音。我們與合作者研制并標(biāo)定了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的兩種不同帶寬的約瑟夫森結(jié)參數(shù)放大器,以達(dá)到單發(fā)(single-shot)測量即能確定性的區(qū)分量子態(tài)的精度要求。我們測得約瑟夫森結(jié)參數(shù)放大器的工作頻率范圍在5-7GHz,增益可以達(dá)到20 dB,最大帶寬可以達(dá)到800 MHz,飽和功率約在-113 dBm,同時引入的噪音溫度低至量子極限。利用約瑟夫森結(jié)參數(shù)放大器,實(shí)驗(yàn)信號的信噪比得到了顯著提高,量子態(tài)的區(qū)分度在亞微秒的讀取時間內(nèi)達(dá)到90%以上。這些參數(shù)放大器將為實(shí)驗(yàn)室后續(xù)基于多比特的量子相干操縱實(shí)驗(yàn)提供有力的支持。
【關(guān)鍵詞】：量子計算 超導(dǎo)量子比特 約瑟夫森結(jié)參數(shù)放大器 信噪比 噪音溫度
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O413;TP38
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 前言10-12
• 第1章 超導(dǎo)量子計算的介紹12-30
• 1.1 量子比特的基本概念12-13
• 1.2 量子邏輯門的基本介紹13-17
• 1.2.1 單量子比特門14-16
• 1.2.2 兩量子比特門16-17
• 1.3 超導(dǎo)量子比特的物理實(shí)現(xiàn)17-24
• 1.3.1 超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)17-21
• 1.3.2 由超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)構(gòu)成的超導(dǎo)量子比特21-24
• 1.4 讀取超導(dǎo)量子比特的狀態(tài)24-30
• 1.4.1 破壞性讀取方式24-27
• 1.4.2 非破壞性讀取方式27-30
• 第2章 實(shí)驗(yàn)讀取線路上的放大器30-40
• 2.1 一般放大器30-32
• 2.1.1 常溫放大器30-31
• 2.1.2 低溫放大器31-32
• 2.2 約瑟夫森結(jié)參數(shù)放大器32-36
• 2.3 串聯(lián)放大器系統(tǒng)的噪音分析36-40
• 2.3.1 Y因子法測量噪音溫度36-38
• 2.3.2 計算串聯(lián)放大器系統(tǒng)的噪音溫度38-40
• 第3章 實(shí)驗(yàn)測量系統(tǒng)40-54
• 3.1 芯片封裝40-42
• 3.2 制冷系統(tǒng)42-45
• 3.3 測量線路45-54
• 3.3.1 衰減器46-47
• 3.3.2 濾波器47-49
• 3.3.3 低溫旋轉(zhuǎn)器49-51
• 3.3.4 偏置器51-52
• 3.3.5 磁屏蔽罩52-54
• 第4章 對約瑟夫森結(jié)參數(shù)放大器的調(diào)控與研究54-72
• 4.1 約瑟夫森結(jié)參數(shù)放大器的調(diào)控步驟54-60
• 4.2 對約瑟夫森結(jié)參數(shù)放大器的研究60-68
• 4.3 約瑟夫森結(jié)參數(shù)放大器在實(shí)驗(yàn)上的應(yīng)用68-72
• 第5章 總結(jié)與展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-75

【相似文獻(xiàn)】

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