本文選題：超導(dǎo)磁通量子比特 + 電子束蒸發(fā)��； 參考：《南京大學(xué)》2012年碩士論文

【摘要】：以量子計(jì)算機(jī)和長(zhǎng)程量子通信為研究目標(biāo)的量子信息科學(xué)是目前信息科學(xué)的研究前沿,在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)遭遇摩爾定律帶來(lái)的技術(shù)瓶頸和物理極限的現(xiàn)狀下,量子計(jì)算這個(gè)新型的計(jì)算體系讓我們看到了新的希望。能夠滿足量子計(jì)算條件的物理載體中,超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)系統(tǒng)是最有發(fā)展?jié)摿Φ牧孔颖忍叵到y(tǒng)之一,它基于超導(dǎo)宏觀量子相干效應(yīng)。本論文對(duì)超導(dǎo)量子比特的電子束蒸發(fā)制備工藝、磁通量子比特電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入細(xì)致的研究工作。主要的研究?jī)?nèi)容工作及成果有： 1.電子束蒸發(fā)制備工藝 針對(duì)新設(shè)計(jì)制做的多源電子束蒸發(fā)設(shè)備系統(tǒng),進(jìn)行儀器的操作與調(diào)試,整理和歸納了儀器調(diào)試和試蒸發(fā)數(shù)據(jù),確定了蒸發(fā)最佳條件,工藝參數(shù)的范圍,并針對(duì)蒸發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)的幾個(gè)主要的問(wèn)題：Al材料爬壁溢出問(wèn)題和坩堝散熱不佳問(wèn)題等,分析了它們發(fā)生的原因,并提出了解決辦法。 2.超導(dǎo)磁通量子比特電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 闡述了組成超導(dǎo)磁通量子比特電路的核心部件：RF-SQUID.DC-SQUID.偏置電路三個(gè)部分的原理。分析了它們的功能和影響其量子狀態(tài)的參數(shù),以及各部分之間的互相作用和影響,使系統(tǒng)能夠滿足量子計(jì)算的要求。 3.超導(dǎo)磁通量子比特電路的參數(shù)設(shè)計(jì) 引出了影響RF-SQUID勢(shì)能函數(shù)的兩個(gè)重要參數(shù)外磁通Φx和βL,并根據(jù)RF-SQUID系統(tǒng)勢(shì)阱中的能級(jí)數(shù)目與相對(duì)勢(shì)壘高度之間的關(guān)系,對(duì)能級(jí)數(shù)與參數(shù)Φx、和βL的關(guān)系進(jìn)行了Matlab仿真,由此得出了βL與RF-SQUID環(huán)路電感的對(duì)應(yīng)數(shù)值關(guān)系,將其用于超導(dǎo)磁通量子比特電路的光刻掩膜版圖設(shè)計(jì)中。最后完成了超導(dǎo)磁通量子比特電路的光刻掩膜版圖設(shè)計(jì)。 電子束蒸發(fā)制備工藝以及超導(dǎo)磁通量子比特電路的設(shè)計(jì)為超導(dǎo)量子比特電路的制備提供了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),對(duì)于超導(dǎo)量子比特技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義。
[Abstract]:Quantum information science, which aims at quantum computer and long-distance quantum communication, is the research frontier of information science at present. Under the condition that traditional computer encounters the technical bottleneck and physical limit brought by Moore's law, Quantum computing, a new computing system, offers us new hope. The superconducting Josephson junction system is one of the most promising quantum bit systems, which is based on the superconducting macroscopic quantum coherence effect. In this paper, the preparation process of superconducting quantum bits by electron beam evaporation and the structure and parameter design of magnetic flux subbit circuits are studied in detail. The main research contents and achievements are as follows: 1. Preparation process of Electron Beam evaporation In view of the newly designed and manufactured multi-source electron beam evaporation equipment system, the instrument is operated and debugged, the instrument debugging and test evaporation data are arranged and summarized, and the optimum conditions of evaporation and the range of technological parameters are determined. In the light of several main problems occurred in evaporation process, such as overflow of climbing wall of W Al material and poor heat dissipation of crucible, the causes of these problems are analyzed, and the solutions are put forward. 2. Structure Design of Superconducting Magnetic Flux Subbit Circuit The core component of the superconducting magnetic flux subbit circuit: RF-SQUID. DC-SQUID. is described. The principle of three parts of bias circuit. Their functions and parameters affecting their quantum states, as well as the interaction and influence of each part, are analyzed. The system can meet the requirements of quantum computation. 3. Parameter Design of Superconducting Magnetic Flux Subbit Circuit Two important parameters of external flux 桅 x and 尾 L which affect the RF-SQUID potential energy function are introduced. According to the relation between the number of energy levels in the potential well of RF-SQUID system and the relative barrier height, the relation between the energy series and the parameters 桅 x and 尾 L is simulated by Matlab. The corresponding numerical relation between 尾 L and RF-SQUID loop inductor is obtained, which is used in the photolithographic mask layout design of superconducting magnetic flux subbit circuit. Finally, the photolithographic mask layout of the superconducting magnetic flux subbit circuit is designed. The preparation process of electron beam evaporation and the design of superconducting magnetic flux subbit circuits provide a solid experimental basis for the preparation of superconducting quantum bit circuits and are of great significance for the development of superconducting quantum bit technology.
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：O413.1;TP3

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本文編號(hào)：1850078