超导量子比特及其辅助器件的制备与研究
发布时间：2021-04-14 01:28
超导量子计算基于以约瑟夫森结为核心的超导量子电路和量子器件,相比于其它形式的量子计算方案,具有损耗低,量子态的制备、调控和读取灵活,以及容易集成化等诸多优点,目前被认为是最有可能实现全固态量子计算的方案之一。本论文对超导位相量子比特、n SQUID量子比特、耦合Xmon型量子比特以及用于量子态单发非破坏读出的约瑟夫森参量放大器（JPA）的多层膜制备工艺、参数优化与物理性质等进行了系统的研究,研究工作的创新性成果可以分为如下5个部分:1、系统研究了用于制备多种超导量子比特及其辅助器件的多层膜工艺。根据不同加工方法的特点,发展了在高阻硅和蓝宝石基片上依次生长多层薄膜并加工所需图形的工艺,包括采用直流磁控溅射、电子束蒸发、热蒸发、等离子增强气相沉积等方法生长薄膜,和紫外曝光、激光直写、电子束曝光、反应离子刻蚀、湿法刻蚀等工艺加工图形,成功制备了各种图形的铌膜、铝膜、绝缘膜（非晶硅、氟化钙）、和双角度对蒸高质量的Al/Al Ox/Al约瑟夫森结,进而是以此为基础的超导位相量子比特、n SQUID量子比特、耦合Xmon型量子比特、约瑟夫森参量放大器等多种量子器件。2、成功制...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)北京市
【文章页数】：164 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
多种量子门的表示与量子态示意
超导量子比特及其辅助器件的设计与制备62的能隙，这个特殊的能隙使约瑟夫森结伏安特性曲线出现两个分支。图1.2：Josephson结的伏安特性曲线。Fig1.2:Volt-amperecharacteristiccurveofJosephsonknot.在电路系统中，一个约瑟夫森结在一般的工作状态下其中与超导遂穿电流并存的还有直流电流，因此必须考虑约瑟夫森结存在的直流电阻。此外，由于约瑟夫森结的（S-I-S）结构其还存在一个有效电容C。综上考虑，约瑟夫森结可以等效为与电阻、电容并联的理想结，这种模型被称为RCSJ模型（RestivelyandCapacitivelyShuntedJunctionModel）。通过结的总偏置电流可写为：sdRcIIII其中结电流为：sincJII电阻电流为：dtdeRIR2位移电流为：222dtdeCId将其详细展开可以得到：图1.3：约瑟夫森结的RCSJ模型。Fig1.3:TheRCSJmodelofJosephsonjunction.
超导量子比特及其辅助器件的设计与制备62的能隙，这个特殊的能隙使约瑟夫森结伏安特性曲线出现两个分支。图1.2：Josephson结的伏安特性曲线。Fig1.2:Volt-amperecharacteristiccurveofJosephsonknot.在电路系统中，一个约瑟夫森结在一般的工作状态下其中与超导遂穿电流并存的还有直流电流，因此必须考虑约瑟夫森结存在的直流电阻。此外，由于约瑟夫森结的（S-I-S）结构其还存在一个有效电容C。综上考虑，约瑟夫森结可以等效为与电阻、电容并联的理想结，这种模型被称为RCSJ模型（RestivelyandCapacitivelyShuntedJunctionModel）。通过结的总偏置电流可写为：sdRcIIII其中结电流为：sincJII电阻电流为：dtdeRIR2位移电流为：222dtdeCId将其详细展开可以得到：图1.3：约瑟夫森结的RCSJ模型。Fig1.3:TheRCSJmodelofJosephsonjunction.
【参考文献】：
期刊论文
[1]约瑟夫森器件中的宏观量子现象及超导量子计算[J]. 于扬. 物理. 2005(08)
本文编号：3136386
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)北京市
【文章页数】：164 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
多种量子门的表示与量子态示意
超导量子比特及其辅助器件的设计与制备62的能隙，这个特殊的能隙使约瑟夫森结伏安特性曲线出现两个分支。图1.2：Josephson结的伏安特性曲线。Fig1.2:Volt-amperecharacteristiccurveofJosephsonknot.在电路系统中，一个约瑟夫森结在一般的工作状态下其中与超导遂穿电流并存的还有直流电流，因此必须考虑约瑟夫森结存在的直流电阻。此外，由于约瑟夫森结的（S-I-S）结构其还存在一个有效电容C。综上考虑，约瑟夫森结可以等效为与电阻、电容并联的理想结，这种模型被称为RCSJ模型（RestivelyandCapacitivelyShuntedJunctionModel）。通过结的总偏置电流可写为：sdRcIIII其中结电流为：sincJII电阻电流为：dtdeRIR2位移电流为：222dtdeCId将其详细展开可以得到：图1.3：约瑟夫森结的RCSJ模型。Fig1.3:TheRCSJmodelofJosephsonjunction.
超导量子比特及其辅助器件的设计与制备62的能隙，这个特殊的能隙使约瑟夫森结伏安特性曲线出现两个分支。图1.2：Josephson结的伏安特性曲线。Fig1.2:Volt-amperecharacteristiccurveofJosephsonknot.在电路系统中，一个约瑟夫森结在一般的工作状态下其中与超导遂穿电流并存的还有直流电流，因此必须考虑约瑟夫森结存在的直流电阻。此外，由于约瑟夫森结的（S-I-S）结构其还存在一个有效电容C。综上考虑，约瑟夫森结可以等效为与电阻、电容并联的理想结，这种模型被称为RCSJ模型（RestivelyandCapacitivelyShuntedJunctionModel）。通过结的总偏置电流可写为：sdRcIIII其中结电流为：sincJII电阻电流为：dtdeRIR2位移电流为：222dtdeCId将其详细展开可以得到：图1.3：约瑟夫森结的RCSJ模型。Fig1.3:TheRCSJmodelofJosephsonjunction.
【参考文献】：
期刊论文
[1]约瑟夫森器件中的宏观量子现象及超导量子计算[J]. 于扬. 物理. 2005(08)
本文编号：3136386
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