超導(dǎo)量子比特及其輔助器件的制備與研究
發(fā)布時(shí)間：2021-04-14 01:28
超導(dǎo)量子計(jì)算基于以約瑟夫森結(jié)為核心的超導(dǎo)量子電路和量子器件,相比于其它形式的量子計(jì)算方案,具有損耗低,量子態(tài)的制備、調(diào)控和讀取靈活,以及容易集成化等諸多優(yōu)點(diǎn),目前被認(rèn)為是最有可能實(shí)現(xiàn)全固態(tài)量子計(jì)算的方案之一。本論文對(duì)超導(dǎo)位相量子比特、n SQUID量子比特、耦合Xmon型量子比特以及用于量子態(tài)單發(fā)非破壞讀出的約瑟夫森參量放大器（JPA）的多層膜制備工藝、參數(shù)優(yōu)化與物理性質(zhì)等進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,研究工作的創(chuàng)新性成果可以分為如下5個(gè)部分:1、系統(tǒng)研究了用于制備多種超導(dǎo)量子比特及其輔助器件的多層膜工藝。根據(jù)不同加工方法的特點(diǎn),發(fā)展了在高阻硅和藍(lán)寶石基片上依次生長(zhǎng)多層薄膜并加工所需圖形的工藝,包括采用直流磁控濺射、電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)、等離子增強(qiáng)氣相沉積等方法生長(zhǎng)薄膜,和紫外曝光、激光直寫、電子束曝光、反應(yīng)離子刻蝕、濕法刻蝕等工藝加工圖形,成功制備了各種圖形的鈮膜、鋁膜、絕緣膜（非晶硅、氟化鈣）、和雙角度對(duì)蒸高質(zhì)量的Al/Al Ox/Al約瑟夫森結(jié),進(jìn)而是以此為基礎(chǔ)的超導(dǎo)位相量子比特、n SQUID量子比特、耦合Xmon型量子比特、約瑟夫森參量放大器等多種量子器件。2、成功制...
【文章來源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所)北京市
【文章頁數(shù)】：164 頁
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
多種量子門的表示與量子態(tài)示意
超導(dǎo)量子比特及其輔助器件的設(shè)計(jì)與制備62的能隙，這個(gè)特殊的能隙使約瑟夫森結(jié)伏安特性曲線出現(xiàn)兩個(gè)分支。圖1.2：Josephson結(jié)的伏安特性曲線。Fig1.2:Volt-amperecharacteristiccurveofJosephsonknot.在電路系統(tǒng)中，一個(gè)約瑟夫森結(jié)在一般的工作狀態(tài)下其中與超導(dǎo)遂穿電流并存的還有直流電流，因此必須考慮約瑟夫森結(jié)存在的直流電阻。此外，由于約瑟夫森結(jié)的（S-I-S）結(jié)構(gòu)其還存在一個(gè)有效電容C。綜上考慮，約瑟夫森結(jié)可以等效為與電阻、電容并聯(lián)的理想結(jié)，這種模型被稱為RCSJ模型（RestivelyandCapacitivelyShuntedJunctionModel）。通過結(jié)的總偏置電流可寫為：sdRcIIII其中結(jié)電流為：sincJII電阻電流為：dtdeRIR2位移電流為：222dtdeCId將其詳細(xì)展開可以得到：圖1.3：約瑟夫森結(jié)的RCSJ模型。Fig1.3:TheRCSJmodelofJosephsonjunction.
超導(dǎo)量子比特及其輔助器件的設(shè)計(jì)與制備62的能隙，這個(gè)特殊的能隙使約瑟夫森結(jié)伏安特性曲線出現(xiàn)兩個(gè)分支。圖1.2：Josephson結(jié)的伏安特性曲線。Fig1.2:Volt-amperecharacteristiccurveofJosephsonknot.在電路系統(tǒng)中，一個(gè)約瑟夫森結(jié)在一般的工作狀態(tài)下其中與超導(dǎo)遂穿電流并存的還有直流電流，因此必須考慮約瑟夫森結(jié)存在的直流電阻。此外，由于約瑟夫森結(jié)的（S-I-S）結(jié)構(gòu)其還存在一個(gè)有效電容C。綜上考慮，約瑟夫森結(jié)可以等效為與電阻、電容并聯(lián)的理想結(jié)，這種模型被稱為RCSJ模型（RestivelyandCapacitivelyShuntedJunctionModel）。通過結(jié)的總偏置電流可寫為：sdRcIIII其中結(jié)電流為：sincJII電阻電流為：dtdeRIR2位移電流為：222dtdeCId將其詳細(xì)展開可以得到：圖1.3：約瑟夫森結(jié)的RCSJ模型。Fig1.3:TheRCSJmodelofJosephsonjunction.
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]約瑟夫森器件中的宏觀量子現(xiàn)象及超導(dǎo)量子計(jì)算[J]. 于揚(yáng). 物理. 2005(08)
本文編號(hào)：3136386
【文章來源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所)北京市
【文章頁數(shù)】：164 頁
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
多種量子門的表示與量子態(tài)示意
超導(dǎo)量子比特及其輔助器件的設(shè)計(jì)與制備62的能隙，這個(gè)特殊的能隙使約瑟夫森結(jié)伏安特性曲線出現(xiàn)兩個(gè)分支。圖1.2：Josephson結(jié)的伏安特性曲線。Fig1.2:Volt-amperecharacteristiccurveofJosephsonknot.在電路系統(tǒng)中，一個(gè)約瑟夫森結(jié)在一般的工作狀態(tài)下其中與超導(dǎo)遂穿電流并存的還有直流電流，因此必須考慮約瑟夫森結(jié)存在的直流電阻。此外，由于約瑟夫森結(jié)的（S-I-S）結(jié)構(gòu)其還存在一個(gè)有效電容C。綜上考慮，約瑟夫森結(jié)可以等效為與電阻、電容并聯(lián)的理想結(jié)，這種模型被稱為RCSJ模型（RestivelyandCapacitivelyShuntedJunctionModel）。通過結(jié)的總偏置電流可寫為：sdRcIIII其中結(jié)電流為：sincJII電阻電流為：dtdeRIR2位移電流為：222dtdeCId將其詳細(xì)展開可以得到：圖1.3：約瑟夫森結(jié)的RCSJ模型。Fig1.3:TheRCSJmodelofJosephsonjunction.
超導(dǎo)量子比特及其輔助器件的設(shè)計(jì)與制備62的能隙，這個(gè)特殊的能隙使約瑟夫森結(jié)伏安特性曲線出現(xiàn)兩個(gè)分支。圖1.2：Josephson結(jié)的伏安特性曲線。Fig1.2:Volt-amperecharacteristiccurveofJosephsonknot.在電路系統(tǒng)中，一個(gè)約瑟夫森結(jié)在一般的工作狀態(tài)下其中與超導(dǎo)遂穿電流并存的還有直流電流，因此必須考慮約瑟夫森結(jié)存在的直流電阻。此外，由于約瑟夫森結(jié)的（S-I-S）結(jié)構(gòu)其還存在一個(gè)有效電容C。綜上考慮，約瑟夫森結(jié)可以等效為與電阻、電容并聯(lián)的理想結(jié)，這種模型被稱為RCSJ模型（RestivelyandCapacitivelyShuntedJunctionModel）。通過結(jié)的總偏置電流可寫為：sdRcIIII其中結(jié)電流為：sincJII電阻電流為：dtdeRIR2位移電流為：222dtdeCId將其詳細(xì)展開可以得到：圖1.3：約瑟夫森結(jié)的RCSJ模型。Fig1.3:TheRCSJmodelofJosephsonjunction.
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]約瑟夫森器件中的宏觀量子現(xiàn)象及超導(dǎo)量子計(jì)算[J]. 于揚(yáng). 物理. 2005(08)
本文編號(hào)：3136386
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