[發明專利]一種片上超導環隔器及超導量子測試系統

有效

• 申請號: 202110485635.5
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113161704B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 黃汝田;何楷泳;耿霄;戴根婷;趙昌昊;劉建設;陳煒
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01P1/38
• 分類號: H01P1/38;H01P1/36;G06N10/00;G01D21/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 李丹;栗若木

本申請公開了一種片上超導環隔器及超導量子測試系統，具有隔離功能和環行功能，同時起到了環行器和隔離器的作用，而且，本申請實施例中的片上超導環隔器集成在一個芯片上，具有非互易性、體積小、耗散低，可與超導電路進行集成，有利于超導量子計算電路的規模化發展。進一步地，通過片上電路的設計，本申請實施例提供的片上超導環隔器還具有濾波、衰減等作用。

技術領域

本申請涉及但不限于量子計算技術領域，尤指一種片上超導環隔器及超導量子測試系統。

背景技術

圖1為相關技術中超導量子計算機測試系統的示意圖，如圖1所示，在超導量子測試系統中，量子信息Qubit通過量子芯片上的讀出腔讀出，經過濾波器、隔離器、環行器、反射型量子放大器如阻抗匹配參量放大器（IMPA，Impedance Transformed ParametricAmplifier）、約瑟夫森參量放大器（JPA，Josephson Parametric Amplifier）等，再經過隔離器、高電子遷移率晶體管（HEMT，High-Electron Mobility Transistor）放大器等一系列器件最終被輸出。其中，隔離器、環行器這些器件為獨立器件，體積大、熱損耗嚴重，不利于超導量子計算電路規模化的發展。

發明內容

本申請提供一種片上超導環隔器及超導量子測試系統，具有隔離功能和環行功能，體積小、可與超導電路進行集成，有利于超導量子計算電路的規模化發展。

本發明實施例提供了一種片上超導環隔器，包括：集成在一顆芯片上的一個環行器、兩個以上隔離器，以及兩條偏置線電路；其中，

環行器為四端口的片上超導環行器，其中，一個端口阻抗匹配負載，連接預設阻值的電阻，兩個端口用于級聯隔離器，一個端口用于作為片上超導環隔器的一個輸入/輸出端口；

隔離器包括四個端口，其中，兩個端口阻抗匹配負載，分別連接預設阻值的電阻，一個端口用于級聯環行器或隔離器，一個端口用于作為片上超導環隔器的一個輸入/輸出端口或者用于級聯隔離器；

偏置線電路，用于調節環隔器所處的偏置磁場。

在一種示例性實例中，所述兩個以上隔離器設置在所述環行器的兩側；

所述環行器的左側包括N個所述隔離器，所述環行器的右側包括M個所述隔離器；其中，N、M為正整數，，。

在一種示例性實例中，所述N等于所述M，或者，所述N不等于所述M。

在一種示例性實例中，還包括：濾波衰減電路，用于對輸入的量子信息進行濾波處理、衰減處理。

在一種示例性實例中，所述兩條偏置線電路貫穿于所述環行器和所有所述隔離器，包括：一條Cosine信號的偏置線電路，一條Sine信號的偏置線電路。

在一種示例性實例中，所述預設阻值為50歐姆。

在一種示例性實例中，部分所述電阻的預設阻值為50歐姆，部分所述電阻的預設阻值不為50歐姆。

本申請還提供了一種超導量子測試系統，包括：反射型量子放大器、隔離器、高電子遷移率晶體管HEMT放大器、室溫讀出電路，以及上述任一項所述的片上超導環隔器。

本申請實施例提供的片上超導環隔器具有隔離功能和環行功能，同時起到了環行器和隔離器的作用，而且，本申請實施例中的片上超導環隔器集成在一個芯片上，具有非互易性、體積小、耗散低，可與超導電路進行集成，有利于超導量子計算電路的規模化發展。

進一步地，通過片上電路的設計，本申請實施例提供的片上超導環隔器還具有濾波、衰減等作用。本申請實施例提供的ICI可與量子芯片、反射型量子放大器直接相連，保護了量子芯片不被干擾，大大簡化了超導量子測試系統，有利于超導量子計算電路的規模化發展。