本文關(guān)鍵詞：超導(dǎo)Josephson器件的制備、性能表征及其在隨機共振研究中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：以超導(dǎo)Josephson隧道結(jié)為基本元件的超導(dǎo)Josephson器件在量子計算,宏觀量子效應(yīng),非線性效應(yīng)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。量子計算領(lǐng)域,超導(dǎo)量子比特W其易加工集成,宏觀尺寸,易與外界耦合等優(yōu)勢,成為量子計算眾多備選方案中非常有競爭力的一種。射頻超導(dǎo)量子干涉儀(RF SQUID)等超導(dǎo)功能器件,能夠輕易的偏置到任意對稱狀態(tài),且能夠方便地岕合各種信號,在研究諸如隨機共振等非線性效應(yīng)時,備受各領(lǐng)域的關(guān)注。本論文系統(tǒng)研究了超導(dǎo)Josephson隧道結(jié)的工藝制備及性能,超導(dǎo)相位量子比特的設(shè)計、制備及性能測試以及RF SQUID在隨機共振中的應(yīng)用等工作。主要的研究內(nèi)容包括:第一,超導(dǎo)Josephson隧道結(jié)的工藝制備和性能研巧。研究了利用深紫外曝光和電子束斜蒸發(fā)相結(jié)合制備超導(dǎo)Josephson隧道結(jié)的工藝方法,制備了結(jié)面積5 um~2左右,超導(dǎo)臨界電流為1 uA左右性能較理想的Josephson隧道結(jié)。研究了超導(dǎo)Josephson隧道結(jié)的I-V特化及其與微波相互作用的特性,觀測到了跳變電流的巧振峰及量子跳躍等量子特性�；趯嶒灲Y(jié)果,提出了一種利用超導(dǎo)Josephson隧道結(jié)跳變電流共振峰來標定隧道結(jié)基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)能級差的方法。第二,超導(dǎo)相位量子比特的設(shè)計、制備及性能測試。利用Fasthenry軟件輔助設(shè)計了環(huán)路電感為1000 pH的一階梯度計型超導(dǎo)相位量子比持。我們利用上述提到的制備隧道結(jié)的方法制備了實驗樣品,并測量到了qubit信號。同時,還利用一個螺旋電感型的超導(dǎo)相位量子比特樣品,在20 mK極低溫條件下,觀測到了共振隧穿,qubit能譜,Rabi振蕩,退相干等量子效應(yīng)。第三，RF SQUID在隨機共振中的應(yīng)用。我們WRF SQUID為載化提出了一種利用噪聲的作用確定雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)對稱性的方法。這種方法實施簡單,易操作,可應(yīng)用于任意對稱性可調(diào)節(jié)的雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上,研巧了一種以測量雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)布居分布來表征隨機共振的新方法。相比于傳統(tǒng)的方法,這種方法避免了繁瑣的數(shù)據(jù)后處理,對信號的時間長度不敏感,且可區(qū)分輸入信號的初始相位。
【關(guān)鍵詞】：超導(dǎo)Josephson隧道結(jié) 跳變電流分布 微波響應(yīng) 超導(dǎo)相位量子比特 量子特性 雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)對稱性 隨機共振
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O511
【目錄】：

• 摘要3-5
• abstract5-9
• 第一章 緒論9-36
• 1.1 超導(dǎo)Josephson效應(yīng)與超導(dǎo)Josephson結(jié)9-15
• 1.1.1 超導(dǎo)Josephson效應(yīng)9-12
• 1.1.2 超導(dǎo)隧道Josephson結(jié)的特性研究12-15
• 1.2 量子計算與超導(dǎo)量子計算15-26
• 1.2.1 量子計算簡介16-19
• 1.2.2 超導(dǎo)量子比特19-26
• 1.3 隨機共振簡介26-33
• 1.3.1 隨機共振的物理機制27-28
• 1.3.2 隨機共振的表征28-33
• 1.4 本論文的思路和主要研究工作33-36
• 第二章 超導(dǎo)Josephson隧道結(jié)的工藝制備及其性能研究36-66
• 2.1 超導(dǎo)Josephson隧道結(jié)的制備工藝及Ⅰ-Ⅴ特性測量36-47
• 2.1.1 超導(dǎo)Josephson隧道結(jié)的制備工藝36-40
• 2.1.2 超導(dǎo)Josephson隧道結(jié)的Ⅰ-Ⅴ特性測量40-47
• 2.2 超導(dǎo)Josephson隧道結(jié)動力學(xué)特性47-50
• 2.3 微波作用下隧道結(jié)的跳變電流分布50-53
• 2.4 理論分析53-62
• 2.4.1 超導(dǎo)Josephson隧道結(jié)的量子化特性53-57
• 2.4.2 兩種理論仿真方法57-62
• 2.5 超導(dǎo)Josephson隧道結(jié)的量子跳躍62-64
• 2.6 多峰情況64-66
• 第三章 磁通偏置的相位量子比特66-88
• 3.1 RF SQUID原理66-68
• 3.2 磁通偏置相位量子比特的設(shè)計、制備與測量68-75
• 3.2.1 RF SQUID參數(shù)選取68-72
• 3.2.2 DC SQUID讀出原理72-74
• 3.2.3 實驗樣品制備與測量74-75
• 3.3 磁通偏置相位量子比特的量子特性75-88
• 3.3.1 RF SQUID的能級量子化與共振隧穿76-80
• 3.3.2 RF SQUID的能譜測量與Rabi振蕩80-84
• 3.3.3 退相干時間T1和T2測量84-88
• 第四章 基于RF SQUID的隨機共振研究88-109
• 4.1 RF SQUID對稱性的標定88-98
• 4.1.1 實驗裝置和測量結(jié)果88-92
• 4.1.2 理論分析92-97
• 4.1.3 小結(jié)97-98
• 4.2 RF SQUID隨機共振98-109
• 4.2.1 正弦信號和白噪聲作用下RF SQUID系統(tǒng)的布居分布98-102
• 4.2.2 理論分析102-108
• 4.2.3 小結(jié)108-109
• 第五章 總結(jié)與展望109-111
• 5.1 總結(jié)109
• 5.2 展望109-111
• 參考文獻111-118
• 攻讀博士學(xué)位期間的研究成果118-119
• 致謝119-121

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 鐘有鵬;李春燕;王浩華;陳宇;;Progress in superconducting qubits from the perspective of coherence and readout[J];Chinese Physics B;2013年11期

  本文關(guān)鍵詞：超導(dǎo)Josephson器件的制備、性能表征及其在隨機共振研究中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：343154