CN113839644A - 一种基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件 - Google Patents

一种基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件 Download PDF

Info

Publication number
CN113839644A
CN113839644A CN202111172715.1A CN202111172715A CN113839644A CN 113839644 A CN113839644 A CN 113839644A CN 202111172715 A CN202111172715 A CN 202111172715A CN 113839644 A CN113839644 A CN 113839644A
Authority
CN
China
Prior art keywords
superconducting
acoustic wave
surface acoustic
resonant cavity
qubit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111172715.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113839644B (zh
Inventor
江文兵
林志荣
陈俊锋
彭炜
王镇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Original Assignee
Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS filed Critical Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority to CN202111172715.1A priority Critical patent/CN113839644B/zh
Publication of CN113839644A publication Critical patent/CN113839644A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113839644B publication Critical patent/CN113839644B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02637—Details concerning reflective or coupling arrays
    • H03H9/02653—Grooves or arrays buried in the substrate
    • H03H9/02661—Grooves or arrays buried in the substrate being located inside the interdigital transducers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N10/00—Quantum computing, i.e. information processing based on quantum-mechanical phenomena
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

本发明提供一种基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件，包括：制备于AlN压电薄膜上的透射型声表面波谐振腔，及制备于蓝宝石衬底上的超导Transmon量子比特、微波读出谐振腔、磁通偏置线及微波馈线电路，通过将透射型声表面波谐振腔与超导Transmon量子比特分别制备在AlN压电薄膜及蓝宝石衬底上，采用低损耗的蓝宝石衬底消除了压电材料对超导Transmon量子比特的弛豫，并通过第一耦合电容将透射型声表面波谐振腔与超导Transmon量子比特连接，实现两者之间的强耦合和高相干的效果，突破了体压电材料的高损耗限制，从而达到在实现声子与超导量子比特的强耦合的同时提高超导Transmon量子比特退相干时间，为最终实现微波与光量子转换的超导量子网络连接提供了可行性。

Description

一种基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件
技术领域
本发明涉及超导电子装置，特别是涉及一种基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件。
背景技术
声表面波是在压电材料表面一个波长尺度范围内传播的机械振动模式。声表面波器件具有优良的电-声转换性能，在实际应用中声表面波通过沉积在压电材料表面的叉指换能器激发，其传播速度较光速慢5个数量级。对于GHz频段激发的声表面波，其传播波长与光波长非常接近，因此可应用于高效率地声-光调制。近年来，基于声表面波的微波-光转换被认为是实现超导量子比特远程光互连的理想技术方案，得到了研究者的极大关注。基于声表面波实现微波与光频段的转换必须先满足超导量子比特与声表面波谐振腔的强耦合条件。最近研究者通过在体压电材料上集成超导Transmon量子比特与声表面波谐振腔，在不同材料体系中初步实现了超导量子比特与声表面波谐振腔的强耦合。但在这类方案中研究者发现超导量子比特与声子耦合系统中超导量子比特退相干时间都很短，最长不超过1μs，这严重制约了声表面波材料在微波-光相干转换的应用前景。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件，用于解决现有技术中超导量子比特与声子耦合系统中超导量子比特退相干时间较短，制约声表面波材料在微波-光相干转换的应用前景等的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件，所述耦合器件包括：制备于AlN压电薄膜上的透射型声表面波谐振腔，及制备于蓝宝石衬底上的超导Transmon量子比特、微波读出谐振腔、磁通偏置线及微波馈线电路；
所述透射型声表面波谐振腔包括两个间隔设置的叉指换能器、分布于该两个叉指换能器两侧的两个布拉格反射光栅及外围微波激励电路，所述外围微波激励电路连接于其中一个所述叉指换能器；
所述超导Transmon量子比特通过设置于所述蓝宝石衬底上的第一耦合电容与所述透射型声表面波谐振腔中的另一个所述叉指换能器连接；
所述微波读出谐振腔通过第二耦合电容与所述超导Transmon量子比特连接；
所述磁通偏置线设置于所述超导Transmon量子比特的侧边，以调节所述超导Transmon量子比特的频率；
所述微波馈线电路分别与所述微波读出谐振腔及所述磁通偏置线连接。
可选地，所述耦合器件制备于以所述蓝宝石衬底及所述AlN压电薄膜为叠层的结构上，其中，对所述AlN压电薄膜进行刻蚀露出所述蓝宝石衬底，并将相应结构制备于所述蓝宝石衬底上。
可选地，所述透射型声表面波谐振腔的材料为铝。
可选地，所述第一耦合电容包括平行板电容或并联叉指电容。
可选地，所述超导Transmon量子比特包括两个相同的超导约瑟夫森结并联构成的环路及连接于该环路两端的并联叉指电容，该并联叉指电容的一端与所述第二耦合电容的一端共用，该并联叉指电容的另一端与所述第一耦合电容的一端共用。
可选地，两个所述叉指换能器的中心间距为(n1+1/2)λ，所述透射型声表面波谐振腔的总腔长为(n2+1/4)λ，每个所述叉指换能器与其邻近的所述布拉格反射光栅间距为((n2-n1)/2-NT/4+1/8)λ，其中，n2、n1为整数且n2＞n1，NT为每个所述叉子换能器的电极数，λ为所述透射型声表面波谐振腔的声学波波长。
进一步地，每个所述叉子换能器的电极数NT为61，每个所述布拉格反射光栅的电极数Ng为400～600之间，每个所述布拉格反射光栅的电极宽度为150λ。
进一步地，所述透射型声表面波谐振腔的声学波波长为1μm，两个相同的所述超导约瑟夫森结并联构成的环路尺寸为10×10μm2，所述磁通偏置线与所述超导Transmon量子比特之间的互感系数为2.2pH，所述超导Transmon量子比特的最大工作频率为6GHz。
可选地，所述微波读出谐振腔为电容耦合的半波长共面波导谐振腔，包括电感及与该电感并联的电容。
可选地，所述磁通偏置线包括电感。
如上所述，本发明的一种基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件，通过将透射型声表面波谐振腔与超导Transmon量子比特分别制备在AlN压电薄膜及蓝宝石衬底上，采用低损耗的蓝宝石衬底消除了压电材料对超导Transmon量子比特的弛豫，并通过第一耦合电容将透射型声表面波谐振腔与超导Transmon量子比特连接，实现两者之间的强耦合和高相干的效果，突破了体压电材料的高损耗限制，从而达到在实现声子与超导量子比特的强耦合的同时提高超导Transmon量子比特退相干时间，为最终实现微波与光量子转换的超导量子网络连接提供了可行性，具有较高的创新价值和实用性。
附图说明
图1显示为现有技术中的超导量子比特与声表面波谐振腔的耦合器件结构示意图。
图2显示为本发明的一种基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件的结构示意图。
图3显示为本发明的透射型声表面波谐振腔中布拉格反射光栅的结构示意图。
图4显示为本发明的透射型声表面波谐振腔中叉指换能器的结构示意图。
图5显示为本发明的制备于蓝宝石衬底上的耦合器件的部分结构示意图。
元件标号说明
10 AlN压电薄膜
11 蓝宝石衬底
12 透射型声表面波谐振腔
121 叉指换能器
122 布拉格反射光栅
123 外围微波激励电路
124 叉指换能器电极
125 布拉格反射光栅电极
13 超导Transmon量子比特
131 超导约瑟夫森结
132 并联叉指电容
14 微波读出谐振腔
141 电感
142 电容
15 磁通偏置线
151 电感
16 微波馈线电路
17 第一耦合电容
18 第二耦合电容
20 超导Transmon量子比特
21 声表面波谐振腔
22 叉指换能器
23 体压电衬底
24 布拉格反射光栅
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可根据实际需要进行改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，在实现强耦合的方案中，研究者通常将超导Transmon量子比特20直接嵌入到声表面波谐振腔21中。超导Transmon量子比特20的并联电容一方面是超导量子比特电路的一部分，另一方面作为叉指换能器22接收声子传播转换的电信号实现电-声耦合。该方案优缺点都非常明显，优点是可采用超导Transmon量子比特20的并联大电容来增强耦合强度，缺点是超导Transmon量子比特20的电路制备在本征耗散较高的体压电衬底23材料上，大大降低了其退相干时间。目前声表面波谐振腔与超导量子比特耦合器件大都制备在体压电晶体材料石英和砷化镓上，据估计该类压电晶体材料的微波损耗角tanδi大约是高阻硅和蓝宝石的100倍。因此与传统的超导量子比特制备方法相比，制备于压电晶体的技术方案将大大降低超导量子比特的相干时间。
基于此，本发明提供一种基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件，以解决声表面波谐振腔与超导Transmon量子比特耦合器件退相干时间短的问题，采用薄膜声表面波谐振腔与超导量子比特间接电容耦合的器件结构，结合超导量子比特在低损耗衬底上制备的方法，在提高超导量子比特退相干时间的同时实现声子与超导量子比特的强耦合，最终为实现超导量子比特的远程光连接奠定基础。
如图2所示，本发明的基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件包括：制备于AlN压电薄膜10上的透射型声表面波谐振腔12，及制备于蓝宝石衬底11上的超导Transmon量子比特13、微波读出谐振腔14、磁通偏置线15及微波馈线电路16；
所述透射型声表面波谐振腔12包括两个间隔设置的叉指换能器121、分布于该两个叉指换能器121两侧的两个布拉格反射光栅122及外围微波激励电路123，所述外围微波激励电路123连接于其中一个所述叉指换能器121，用于激励产生单声子态；
所述超导Transmon量子比特13通过设置于所述蓝宝石衬底11上的第一耦合电容17与所述透射型声表面波谐振腔12中的另一个所述叉指换能器121连接，主要作用是与所述超导Transmon量子比特13发生耦合态交换；
所述微波读出谐振腔14通过第二耦合电容18与所述超导Transmon量子比特13连接，所述微波读出谐振腔14主要作用是通过与所述第二耦合电容18连接实现对整个耦合器件的退相干时间的检测；
所述磁通偏置线15设置于所述超导Transmon量子比特13的侧边，以调节所述超导Transmon量子比特13的频率；
所述微波馈线电路16分别与所述微波读出谐振腔14及所述磁通偏置线15连接。
通过将所述透射型声表面波谐振腔与所述超导Transmon量子比特分别制备在AlN压电薄膜及蓝宝石衬底上，采用低损耗的蓝宝石衬底消除了压电材料对超导Transmon量子比特的弛豫，并通过所述第一耦合电容将所述透射型声表面波谐振腔与所述超导Transmon量子比特连接，实现两者之间的强耦合和高相干的效果，突破了体压电材料的高损耗限制，从而达到在实现声子与超导量子比特的强耦合的同时提高超导Transmon量子比特退相干时间，为最终实现微波与光量子转换的超导量子网络连接提供了可行性，具有较高的创新价值和实用性。
作为示例，本实施例的基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件是基于以所述蓝宝石衬底11及所述AlN压电薄膜10为叠层的衬底制备的，利用AlN压电薄膜10的可图形化刻蚀的优势，可以对AlN压电薄膜10进行刻蚀，从而将除所述透射型声表面波谐振腔12之外的结构，尤其是所述超导Transmon量子比特13制备在低损耗的蓝宝石衬底11上，将所述透射型声表面波谐振腔12直接制备在所述AlN压电薄膜10上。
本实施例中选择所述透射型声表面波谐振腔12的材料为铝材料，但也不限于此，在其他实施例中，也可选择其他适于制备所述透射型声表面波谐振腔的材料。
作为示例，所述第一耦合电容17可以选择现有常见的电容形式，例如平行板电容或并联叉指电容，本实施例中优选所述第一耦合电容17为并联叉指电容，以提高电容，从而提高所述透射型声表面波谐振腔12与所述超导Transmon量子比特13的耦合强度。
如图2及图5所示，作为示例，所述超导Transmon量子比特13包括两个相同的超导约瑟夫森结131并联构成的环路及连接于该环路两端的并联叉指电容132，该并联叉指电容132的一端与所述第二耦合电容18的一端共用，该并联叉指电容132的另一端与所述第一耦合电容17的一端共用。
如图5所示，为了实现所述超导Transmon量子比特13与声子可控耦合，所述超导Transmon量子比特13设置为可调频率的超导Transmon量子比特13，另设置所述磁通偏置线15，以对所述超导Transmon量子比特13的频率进行调节，具体地，所述磁通偏置线15包括电感151，经端口2进入的电流通过该电感151产生磁场，该磁场通过所述超导Transmon量子比特13形成磁通，比如，该磁场穿过所述超导Transmon量子比特13产生磁通，这样，通过该外加的磁通会直接影响所述超导Transmon量子比特13的约瑟夫森能量，进而改变量子比特的频率。
如图5所示，作为示例，为表征所述超导Transmon量子比特13的频率和退相干时间等参数，可将所述微波读出谐振腔14设计为电容耦合的半波长共面波导谐振腔，包括电感141及与该电感141并联的电容142，微波读出谐振腔14通过微波馈线电路16上的电容C连接于端口1。
如图2所示，作为示例，为了最大效率地接收所述叉指换能器121激发的声子模式，两个所述叉指换能器121的中心间距D2为(n1+1/2)λ，所述透射型声表面波谐振腔12的总腔长L为(n2+1/4)λ，该总腔长L指的是两个所述布拉格反射光栅122中最靠近的两个所述布拉格反射光栅电极125的中心间距，以满足声子振动模式在谐振腔中传播的驻波条件，每个所述叉指换能器121与其邻近的所述布拉格反射光栅122间距D1为((n2-n1)/2-NT/4+1/8)λ，该间距D1指的是所述叉指换能器121与其最靠近的所述布拉格反射光栅电极125的中心间距，其中，n2、n1为整数且n2＞n1，NT为每个所述叉子换能器121电极个数，λ为所述透射型声表面波谐振腔12的声学波波长。由于透射型声表面波谐振腔与外界微波信号的耦合强度由叉指换能器电极个数NT决定，本实施例中优选每个所述叉子换能器电极124个数NT为61(如图4所示)；每个所述布拉格反射光栅电极125个数Ng为400～600之间，每个所述布拉格反射光栅的电极宽度W为150λ(如图3所示)，以提高声学腔的本征品质因子，降低声波传播过程中的投射和衍射损耗。
本实施例采用精确仿真计算的电容连接声学腔和超导量子比特电路，达到了强耦合、高相干的目的。通过合理设计透射型声表面波谐振腔12和第一耦合电容17，声子与超导Transmon量子比特13的耦合强度可达到MHz，满足强耦合量子系统的要求。具体设置的参数为：所述透射型声表面波谐振腔12的声学波波长为1μm，由于AlN声速约为5600m/s，计算可得声子振动频率在5.6GHz附近，设置所述超导Transmon量子比特13为可调频率的直流超导量子干涉仪，其中两个相同的所述超导约瑟夫森结131并联构成的环路尺寸为10×10μm2，所述磁通偏置线15与所述超导Transmon量子比特13之间的互感系数为2.2pH。所述超导Transmon量子比特13的最大工作频率为6GHz，满足于声学腔的共振耦合要求，具体地设计参数为：所述超导Transmon量子比特13的总电容C∑(即连接于两个相同的超导约瑟夫森结并联构成的环路两端的并联叉指电容132)为81.3fF，并联叉指电容132充电能Ec/h为232MHz，其中，Ec为并联叉指电容132充电能，零磁通偏置下的约瑟夫森能量EJmax/h等于19.8GHz，其中，EJmax为零磁通偏置下的约瑟夫森能量。微波读出谐振腔14选择为电容耦合的半波长共面波导谐振腔实现对量子比特的色散读出，电容耦合的半波长共面波导谐振腔工作频率约为7.5GHz。
基于以上采用的声表面波谐振腔和可调频率超导Transmon量子比特的设计参数及规则，来计算声表面波谐振腔与超导Transmon量子比特的耦合强度，声表面波谐振腔与超导Transmon量子比特的耦合是通过声子的压电转换效应和电容耦合的方式实现，理论计算耦合强度g等于：
Figure BDA0003294015910000071
其中，Cq为第一耦合电容17的电容，C∑为并联叉指电容132的总电容，ν、K2、W、ε∞、Leff、EJ、Ec分别为声学波传播速度、电机械耦合常数、布拉格反射光栅122的电极宽度、等效介电常数、透射型声表面波谐振腔12的有效腔长、超导Transmon量子比特13的约瑟夫森能、超导Transmon量子比特13的并联叉指电容132的充电能。本实施例设计的第一耦合电容17的电容Cq大于14fF，由此计算出耦合强度g大于2π×1.29MHz。目前制备于体压电材料的超导量子比特退相干时间小于1μs，估算的耗散约为2π×1MHz，由于本发明技术方案制备的超导量子比特消除了体压电材料对超导量子比特的弛豫，其耗散Г1/2π应远小于1MHz。此外本发明在AlN/Sapphire上制备的透射型声表面波谐振腔12本征品质因数约等于20000，据此估算的声子耗散Г2/2π约为0.28MHz。显然，采用上述技术方案的声表面波谐振腔与超导Transmon量子比特的耦合强度g同时大于各子系统的耗散Г1，Г2，满足超导Transmon量子比特与声表面波谐振腔强耦合的条件。因此基于该技术方案的设计，预期能成功实现超导量子比特与声子器件的强耦合，这为研究微波光子与声子转换、多声子非经典态以及微波-光量子转换奠定了良好的器件基础。
综上所述，本发明提供一种基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件，通过将透射型声表面波谐振腔与超导Transmon量子比特分别制备在AlN压电薄膜及蓝宝石衬底上，采用低损耗的蓝宝石衬底消除了压电材料对超导Transmon量子比特的弛豫，并通过第一耦合电容将透射型声表面波谐振腔与超导Transmon量子比特连接，实现两者之间的强耦合和高相干的效果，突破了体压电材料的高损耗限制，从而达到在实现声子与超导量子比特的强耦合的同时提高超导Transmon量子比特退相干时间，为最终实现微波与光量子转换的超导量子网络连接提供了可行性，具有较高的创新价值和实用性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件，其特征在于，所述耦合器件包括：制备于AlN压电薄膜上的透射型声表面波谐振腔，及制备于蓝宝石衬底上的超导Transmon量子比特、微波读出谐振腔、磁通偏置线及微波馈线电路；
所述透射型声表面波谐振腔包括两个间隔设置的叉指换能器、分布于该两个叉指换能器两侧的两个布拉格反射光栅及外围微波激励电路，所述外围微波激励电路连接于其中一个所述叉指换能器；
所述超导Transmon量子比特通过设置于所述蓝宝石衬底上的第一耦合电容与所述透射型声表面波谐振腔中的另一个所述叉指换能器连接；
所述微波读出谐振腔通过第二耦合电容与所述超导Transmon量子比特连接；
所述磁通偏置线设置于所述超导Transmon量子比特的侧边，以调节所述超导Transmon量子比特的频率；
所述微波馈线电路分别与所述微波读出谐振腔及所述磁通偏置线连接。
2.根据权利要求1所述的基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件，其特征在于，所述耦合器件制备于以所述蓝宝石衬底及所述AlN压电薄膜为叠层的结构上，其中，对所述AlN压电薄膜进行刻蚀露出所述蓝宝石衬底，并将相应结构制备于所述蓝宝石衬底上。
3.根据权利要求1所述的基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件，其特征在于：所述透射型声表面波谐振腔的材料为铝。
4.根据权利要求1所述的基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件，其特征在于：所述第一耦合电容包括平行板电容或并联叉指电容。
5.根据权利要求1所述的基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件，其特征在于：所述超导Transmon量子比特包括两个相同的超导约瑟夫森结并联构成的环路及连接于该环路两端的并联叉指电容，该并联叉指电容的一端与所述第二耦合电容的一端共用，该并联叉指电容的另一端与所述第一耦合电容的一端共用。
6.根据权利要求1所述的基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件，其特征在于：两个所述叉指换能器的中心间距为(n1+1/2)λ，所述透射型声表面波谐振腔的总腔长为(n2+1/4)λ，每个所述叉指换能器与其邻近的所述布拉格反射光栅间距为((n2-n1)/2-NT/4+1/8)λ，其中，n2、n1为整数且n2＞n1，NT为每个所述叉子换能器的电极数，λ为所述透射型声表面波谐振腔的声学波波长。
7.根据权利要求6所述的基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件，其特征在于：每个所述叉子换能器的电极数NT为61，每个所述布拉格反射光栅的电极数Ng为400～600之间，每个所述布拉格反射光栅的电极宽度为150λ。
8.根据权利要求7所述的基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件，其特征在于：所述透射型声表面波谐振腔的声学波波长为1μm，两个相同的所述超导约瑟夫森结并联构成的环路尺寸为10×10μm2，所述磁通偏置线与所述超导Transmon量子比特之间的互感系数为2.2pH，所述超导Transmon量子比特的最大工作频率为6GHz。
9.根据权利要求1所述的基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件，其特征在于：所述微波读出谐振腔为电容耦合的半波长共面波导谐振腔，包括电感及与该电感并联的电容。
10.根据权利要求1所述的基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件，其特征在于：所述磁通偏置线包括电感。
CN202111172715.1A 2021-10-08 2021-10-08 一种基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件 Active CN113839644B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111172715.1A CN113839644B (zh) 2021-10-08 2021-10-08 一种基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111172715.1A CN113839644B (zh) 2021-10-08 2021-10-08 一种基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113839644A true CN113839644A (zh) 2021-12-24
CN113839644B CN113839644B (zh) 2023-08-18

Family

ID=78968020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111172715.1A Active CN113839644B (zh) 2021-10-08 2021-10-08 一种基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113839644B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114611704A (zh) * 2022-05-11 2022-06-10 苏州浪潮智能科技有限公司 一种量子比特耦合方法和结构

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10320331B1 (en) * 2018-07-30 2019-06-11 International Business Machines Corporation Applications of a superconducting device that mixes surface acoustic waves and microwave signals
CN110288092A (zh) * 2019-04-01 2019-09-27 北京大学 一种超导量子比特的长寿命存储装置及其存储方法
US20200028062A1 (en) * 2018-07-17 2020-01-23 Lawrence Livermore National Security, Llc Quantum coherent devices with reduced energy dissipation
US20200234171A1 (en) * 2017-02-28 2020-07-23 Yale University Techniques for coupling qubits to acoustic resonators and related systems and methods
CN112385140A (zh) * 2018-07-30 2021-02-19 国际商业机器公司 混合表面声波和微波信号的超导器件
CN112397862A (zh) * 2019-08-16 2021-02-23 浙江大学 一种基于多模式谐振腔的全连通架构量子芯片
CN112561067A (zh) * 2020-10-26 2021-03-26 华南师范大学 基于超导量子比特和里德堡原子的纠缠态制备方法及装置
CN113300683A (zh) * 2021-05-25 2021-08-24 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种声表面波谐振器及其制备方法
US20210281241A1 (en) * 2018-08-24 2021-09-09 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Quantum Acoustic Processor
US11121301B1 (en) * 2017-06-19 2021-09-14 Rigetti & Co, Inc. Microwave integrated quantum circuits with cap wafers and their methods of manufacture

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200234171A1 (en) * 2017-02-28 2020-07-23 Yale University Techniques for coupling qubits to acoustic resonators and related systems and methods
US11121301B1 (en) * 2017-06-19 2021-09-14 Rigetti & Co, Inc. Microwave integrated quantum circuits with cap wafers and their methods of manufacture
US20200028062A1 (en) * 2018-07-17 2020-01-23 Lawrence Livermore National Security, Llc Quantum coherent devices with reduced energy dissipation
US10320331B1 (en) * 2018-07-30 2019-06-11 International Business Machines Corporation Applications of a superconducting device that mixes surface acoustic waves and microwave signals
CN112385140A (zh) * 2018-07-30 2021-02-19 国际商业机器公司 混合表面声波和微波信号的超导器件
US20210281241A1 (en) * 2018-08-24 2021-09-09 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Quantum Acoustic Processor
CN110288092A (zh) * 2019-04-01 2019-09-27 北京大学 一种超导量子比特的长寿命存储装置及其存储方法
CN112397862A (zh) * 2019-08-16 2021-02-23 浙江大学 一种基于多模式谐振腔的全连通架构量子芯片
CN112561067A (zh) * 2020-10-26 2021-03-26 华南师范大学 基于超导量子比特和里德堡原子的纠缠态制备方法及装置
CN113300683A (zh) * 2021-05-25 2021-08-24 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种声表面波谐振器及其制备方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GAURAB PANDA等: "Coupled Spin-Orbit Interactions in Flying Qubit Architectures", 《2021 IEEE 21ST INTERNATIONAL CONFERENCE ON NANOTECHNOLOGY (NANO)》, pages 1 - 5 *
刘启慧等: "用于钻石磁传感器量子态操控的微波谐振器", 《功能材料与器件学报》, vol. 27, no. 3, pages 153 - 164 *
卢盛等: "3D-Transmon与压电振子的量子耦合系统", 《低温物理学报》, vol. 41, no. 5, pages 349 - 354 *
宋树清: "超导电路量子比特与声子耦合体系的制备与测量", 《中国博士学位论文全文数据库基础科学辑》, no. 5, pages 005 - 6 *
韩昊轩等: "低噪声超导量子干涉器件磁强计设计与制备", 《物理学报》, vol. 68, no. 13, pages 301 - 306 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114611704A (zh) * 2022-05-11 2022-06-10 苏州浪潮智能科技有限公司 一种量子比特耦合方法和结构
WO2023216585A1 (zh) * 2022-05-11 2023-11-16 苏州元脑智能科技有限公司 一种量子比特耦合方法和结构

Also Published As

Publication number Publication date
CN113839644B (zh) 2023-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Desilets et al. The design of efficient broad-band piezoelectric transducers
White Surface elastic-wave propagation and amplification
CN110601674B (zh) 高频声波谐振器及其制备方法
Reeder et al. Characteristics of microwave acoustic transducers for volume wave excitation
US4712881A (en) Birefringent artificial dielectric structures
EP1041717B1 (en) Bulk acoustic wave resonator with improved lateral mode suppression
US4144507A (en) Surface acoustic wave resonator incorporating coupling transducer into reflecting arrays
US3568108A (en) Thin film piezoelectric filter
KR940006926B1 (ko) 표면 음파 장치 및 그 형성 방법
US20090085695A1 (en) Ferrite-piezoelectric microwave devices
JP2019512161A (ja) Ｓｑｕｉｄを利用する周波数変換装置および周波数変換装置を構成する方法
JP2018516456A (ja) 無線ジョセフソンパラメトリック変換器
CN112073024B (zh) 一种差分输入输出式mems谐振器及其加工方法
KR20190095876A (ko) 탄성파 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치
CN113839644B (zh) 一种基于压电薄膜的声表面波与超导量子比特耦合器件
US20220308125A1 (en) Mechanically Driven SMR-Based MEMS Magnetoelectric Antennas
CN113541636A (zh) 一种声波谐振器及其制备方法
JP2011239399A (ja) 音響トランスデューサを含む合成器
US4751480A (en) One port magnetostatic wave resonator
JPH05218795A (ja) 表面弾性波反射器に関する方法と装置
CN114824775B (zh) 一种多周期声激励磁电天线
US11803002B2 (en) Device with a heterostructure adapted to be applied as a resonator for electrons of an electrical circuit or for a terahertz electromagnetic wave
JPH0396005A (ja) 圧電薄膜共振子
US20130063230A1 (en) Broad-band coupling transducers for waveguides
Kandel et al. High-impedance surface-acoustic-wave resonators

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant