[发明专利]一种量子芯片端口阻抗测试装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种量子芯片端口阻抗测试装置及测量方法，属于量子领域。本发明精确便捷的量子芯片端口阻抗测试装置包括锁相放大器、继电器阵列切换电路、量子芯片、MCU控制器、上位机，继电器阵列切换电路每一路与量子芯片每个端口相连，继电器阵列切换电路包括双刀双掷继电器，双刀双掷继电器连接MCU控制器，MCU控制器连接上位机。本发明的测试方法包括将锁相放大器信号输出调节至最小电压，将锁相放大器的信号输出调节至测试电压值，打开上位机的通讯程序，依次接通量子芯片需要测量的端口，利用上位机的锁相放大器程序采集电压和电流数据。本发明装置及测量方法具有测量效率高、操作方便、避免量子芯片击穿的优点。

技术领域

本发明涉及一种量子芯片领域，特别涉及一种量子芯片端口阻抗测试装置及测量方法。

背景技术

在量子芯片领域，量子芯片端口阻抗是量子芯片器件参数性能的一个重要外在表征。当前的测量电阻的方法不能完全适用于测量量子芯片，因为量子芯片测量需要用极小的电压。一般电压表不能直接测试，放大后再测量，噪声影响也很大。如果采用传统普遍的万用表直接测量量子芯片，会直接将量子芯片某些端口击穿。如果采用一般电桥仪器，也会有相对于量子芯片耐压来说的不确定电压，采用一般伏安法测电阻又会带来导线的电阻误差。由于量子芯片测量需要用极小的电压，意味着流经芯片的电流也比较小。传统上，模拟开关普遍用于通道切换，但模拟开关关闭后，关闭的通道也会有一定微小的漏电流，正是因为这个漏电流接近于测量量子芯片时的电流，会造成误差，因此传统模拟开关也不适合量子芯片阻抗测量通道切换。这就意味着需要用机械开关来实现切换，但一般继电器电磁干扰较强，还存在着开关闭合瞬间的脉冲这样的问题，会导致量子芯片被击穿。现在常规的防浪涌器件如TVS二极管、压敏电阻、气体放电管等ESD器件其防护电压相对于有些量子芯片的测量电压都太高，起不到保护作用。

此外，现有技术中多采用人工手动测试的方法，但是人工手工测试的方法一方面效率不高，另一方面，由于操作过程中人体的静电或人为的操作不当很容易击穿损坏量子芯片，以一个16端口芯片端口为例，如果两两端口间阻抗均需要测试一遍，次数就达到了120次，操作繁琐。

因此，如何既满足量子芯片端口阻抗低电压、高精度的测量要求，同时又避免量子芯片在测量过程中被损坏是现有技术中亟需解决的技术问题。

发明内容

1、要解决的问题

对现有技术中测量量子芯片阻抗的装置及方法测试精度低、量子芯片容易被击穿以及人工测试效率低的问题，本发明提供一种确便捷的量子芯片端口阻抗测试装置及测量方法。本发明采用锁相放大器进行小信号输出小信号测量，利用双刀双掷继电器整列在硬件上实现了测量线路在多端口间任意切换，极大地提高了测量精度、电磁安全性和测试效率，避免量子芯片损坏。

2、技术方案

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题：

一种量子芯片端口阻抗测试装置，包括锁相放大器、继电器阵列切换电路、量子芯片、MCU控制器、上位机，所述锁相放大器的输出端连接所述继电器阵列切换电路的输入端，所述继电器阵列切换电路的输出端连接所述锁相放大器的输入端，所述继电器阵列切换电路每一路与所述量子芯片每个端口相连，所述继电器阵列切换电路包括双刀双掷继电器，所述双刀双掷继电器连接所述MCU控制器，所述MCU控制器连接上位机。

优选的，所述继电器阵列切换电路每一路双刀双掷继电器与单路滤波器相连，所述单路滤波器与所述量子芯片单个端口相连。

优选的，所述继电器阵列切换电路还包括单刀继电器，所述双刀双掷继电器经过所述单刀继电器连接至所述量子芯片端口。

优选的，所述双刀双掷继电器和所述单刀继电器的线圈两端分别设有滤波电容和二极管，公共端设有滤波器，触点间连接滤波电容。