超導量子計算基于以約瑟夫森結為核心的超導量子電路和量子器件,相比于其它形式的量子計算方案,具有損耗低,量子態(tài)的制備、調控和讀取靈活,以及容易集成化等諸多優(yōu)點,目前被認為是最有可能實現(xiàn)全固態(tài)量子計算的方案之一。本論文對超導位相量子比特、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)化與物理性質等進行了系統(tǒng)的研究,研究工作的創(chuàng)新性成果可以分為如下5個部分:1、系統(tǒng)研究了用于制備多種超導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,發(fā)展了在高阻硅和藍寶石基片上依次生長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)、等離子增強氣相沉積等方法生長薄膜,和紫外曝光、激光直寫、電子束曝光、反應離子刻蝕、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）、和雙角度對蒸高質量的Al/Al O_x/Al約瑟夫森結,進而是以此為基礎的超導位相量子比特、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】：中國科學院大學(中國科學院物理研究所)北京市

【文章頁數(shù)】：164 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

多種量子門的表示與量子態(tài)示意

超導量子比特及其輔助器件的設計與制備62的能隙，這個特殊的能隙使約瑟夫森結伏安特性曲線出現(xiàn)兩個分支。圖1.2：Josephson結的伏安特性曲線。Fig1.2:Volt-amperecharacteristiccurveofJosephsonknot.在電路系統(tǒng)中，一個約瑟夫森結在一般的工作狀態(tài)下其中與超導遂穿電流并存的還有直流電流，因此必須考慮約瑟夫森結存在的直流電阻。此外，由于約瑟夫森結的（S-I-S）結構其還存在一個有效電容C。綜上考慮，約瑟夫森結可以等效為與電阻、電容并聯(lián)的理想結，這種模型被稱為RCSJ模型（RestivelyandCapacitivelyShuntedJunctionModel）。通過結的總偏置電流可寫為：sdRcIIII其中結電流為：sincJII電阻電流為：dtdeRIR2位移電流為：222dtdeCId將其詳細展開可以得到：圖1.3：約瑟夫森結的RCSJ模型。Fig1.3:TheRCSJmodelofJosephsonjunction.

超導量子比特及其輔助器件的設計與制備62的能隙，這個特殊的能隙使約瑟夫森結伏安特性曲線出現(xiàn)兩個分支。圖1.2：Josephson結的伏安特性曲線。Fig1.2:Volt-amperecharacteristiccurveofJosephsonknot.在電路系統(tǒng)中，一個約瑟夫森結在一般的工作狀態(tài)下其中與超導遂穿電流并存的還有直流電流，因此必須考慮約瑟夫森結存在的直流電阻。此外，由于約瑟夫森結的（S-I-S）結構其還存在一個有效電容C。綜上考慮，約瑟夫森結可以等效為與電阻、電容并聯(lián)的理想結，這種模型被稱為RCSJ模型（RestivelyandCapacitivelyShuntedJunctionModel）。通過結的總偏置電流可寫為：sdRcIIII其中結電流為：sincJII電阻電流為：dtdeRIR2位移電流為：222dtdeCId將其詳細展開可以得到：圖1.3：約瑟夫森結的RCSJ模型。Fig1.3:TheRCSJmodelofJosephsonjunction.

【參考文獻】：
期刊論文
[1]約瑟夫森器件中的宏觀量子現(xiàn)象及超導量子計算[J]. 于揚.  物理. 2005(08)



本文編號：3136386