[发明专利]一种片上超导环隔器及超导量子测试系统

说明书

本申请公开了一种片上超导环隔器及超导量子测试系统，具有隔离功能和环行功能，同时起到了环行器和隔离器的作用，而且，本申请实施例中的片上超导环隔器集成在一个芯片上，具有非互易性、体积小、耗散低，可与超导电路进行集成，有利于超导量子计算电路的规模化发展。进一步地，通过片上电路的设计，本申请实施例提供的片上超导环隔器还具有滤波、衰减等作用。

技术领域

本申请涉及但不限于量子计算技术领域，尤指一种片上超导环隔器及超导量子测试系统。

背景技术

图1为相关技术中超导量子计算机测试系统的示意图，如图1所示，在超导量子测试系统中，量子信息Qubit通过量子芯片上的读出腔读出，经过滤波器、隔离器、环行器、反射型量子放大器如阻抗匹配参量放大器（IMPA，Impedance Transformed ParametricAmplifier）、约瑟夫森参量放大器（JPA，Josephson Parametric Amplifier）等，再经过隔离器、高电子迁移率晶体管（HEMT，High-Electron Mobility Transistor）放大器等一系列器件最终被输出。其中，隔离器、环行器这些器件为独立器件，体积大、热损耗严重，不利于超导量子计算电路规模化的发展。

发明内容

本申请提供一种片上超导环隔器及超导量子测试系统，具有隔离功能和环行功能，体积小、可与超导电路进行集成，有利于超导量子计算电路的规模化发展。

本发明实施例提供了一种片上超导环隔器，包括：集成在一颗芯片上的一个环行器、两个以上隔离器，以及两条偏置线电路；其中，

环行器为四端口的片上超导环行器，其中，一个端口阻抗匹配负载，连接预设阻值的电阻，两个端口用于级联隔离器，一个端口用于作为片上超导环隔器的一个输入/输出端口；

隔离器包括四个端口，其中，两个端口阻抗匹配负载，分别连接预设阻值的电阻，一个端口用于级联环行器或隔离器，一个端口用于作为片上超导环隔器的一个输入/输出端口或者用于级联隔离器；

偏置线电路，用于调节环隔器所处的偏置磁场。

在一种示例性实例中，所述两个以上隔离器设置在所述环行器的两侧；

所述环行器的左侧包括N个所述隔离器，所述环行器的右侧包括M个所述隔离器；其中，N、M为正整数，，。

在一种示例性实例中，所述N等于所述M，或者，所述N不等于所述M。

在一种示例性实例中，还包括：滤波衰减电路，用于对输入的量子信息进行滤波处理、衰减处理。

在一种示例性实例中，所述两条偏置线电路贯穿于所述环行器和所有所述隔离器，包括：一条Cosine信号的偏置线电路，一条Sine信号的偏置线电路。

在一种示例性实例中，所述预设阻值为50欧姆。

在一种示例性实例中，部分所述电阻的预设阻值为50欧姆，部分所述电阻的预设阻值不为50欧姆。

本申请还提供了一种超导量子测试系统，包括：反射型量子放大器、隔离器、高电子迁移率晶体管HEMT放大器、室温读出电路，以及上述任一项所述的片上超导环隔器。

本申请实施例提供的片上超导环隔器具有隔离功能和环行功能，同时起到了环行器和隔离器的作用，而且，本申请实施例中的片上超导环隔器集成在一个芯片上，具有非互易性、体积小、耗散低，可与超导电路进行集成，有利于超导量子计算电路的规模化发展。

进一步地，通过片上电路的设计，本申请实施例提供的片上超导环隔器还具有滤波、衰减等作用。本申请实施例提供的ICI可与量子芯片、反射型量子放大器直接相连，保护了量子芯片不被干扰，大大简化了超导量子测试系统，有利于超导量子计算电路的规模化发展。