[发明专利]参量放大器的表征方法、装置以及量子计算系统

说明书

本申请公开了一种参量放大器的表征方法，所述参量放大器连接量子处理器与测控设备，所述表征方法包括：基于所述量子处理器输出至所述参量放大器的待放大信号的频率确定所述测控设备输出的第一驱动信号的第一电流以及第二驱动信号的第一频率；基于所述参量放大器输出信号的增益参数随所述第一驱动信号的第一电流以及所述第二驱动信号的功率值变化的增益图谱确定所述第一驱动信号的第二电流以及所述第二驱动信号的第一功率；基于所述第一驱动信号的第二电流、所述第二驱动信号的第一功率和第一频率、以及目标增益确定所述参量放大器的工作带宽和饱和功率。本申请确保装载入量子计算机的参量放大器的性能合格，弥补了现有技术的空白。

技术领域

本申请属于量子领域，特别是一种参量放大器的表征方法、装置以及量子计算系统。

背景技术

超导量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。超导量子计算机的特点主要有运行速度较快、处置信息能力较强、应用范围较广等。与一般计算机比较起来，信息处理量愈多，对于量子计算机实施运算也就愈加有利，也就更能确保运算具备精准性。

超导量子处理器是量子计算机执行计算的核心部件，通过超导量子处理器运行量子计算任务并在运算完成后输出携带运算结果的模拟信号。由于超导量子处理器输出的模拟信号非常弱，并且掺杂着各种噪声信号，因此在对模拟信号进行解调分析之前需要对其进行放大处理，通常采用参量放大器连接超导量子处理器，对超导量子处理器输出的模拟信号进行放大。超导量子处理器工作与极低温环境(如10mk)，对应的参量放大器为基于超导约瑟夫森结制备的约瑟夫森参量放大器。约瑟夫森参量放大器的性能参数与施加的调控信号息息相关，在装载入超导量子计算机之前，需要对约瑟夫森参量放大器的调控信号进行表征，并对表征后的性能参数进行测试，现有技术中缺乏对约瑟夫森参量放大器的调控信号和性能参数进行表征的手段。

发明内容

本申请的目的是提供一种参量放大器的表征方法、装置以及量子计算系统，以解决现有技术中缺乏对约瑟夫森参量放大器的性能参数和调控信号进行表征的不足，它能够对参量放大器的性能参数和调控信号进行表征，确保装载入量子计算机的参量放大器的性能参数是符合需求的。

本申请的一方面提供了一种参量放大器的表征方法，所述参量放大器连接量子处理器与测控设备，所述表征方法包括：

基于所述量子处理器输出至所述参量放大器的待放大信号的频率确定所述测控设备输出的第一驱动信号的第一电流以及第二驱动信号的第一频率；其中，所述第一驱动信号用于驱动所述参量放大器的谐振频率，所述第二驱动信号用于驱动所述参量放大器输出信号的增益参数；

基于所述参量放大器输出信号的增益参数随所述第一驱动信号的第一电流以及所述第二驱动信号的功率值变化的增益图谱确定所述第一驱动信号的第二电流以及所述第二驱动信号的第一功率；

基于所述第一驱动信号的第二电流、所述第二驱动信号的第一功率和第一频率、以及目标增益确定所述参量放大器的工作带宽和饱和功率。

如上所述的参量放大器的表征方法，进一步的，所述基于所述量子处理器输出的待放大信号的频率确定所述测控设备输出的第一驱动信号的第一电流，具体包括：

在第一预设范围内遍历所述测控设备输出至所述参量放大器的第一驱动信号的电流值，获得所述参量放大器的谐振频率随所述第一驱动信号的电流值变化的频率图谱；

基于所述频率图谱、所述待放大信号的频率确定所述第一驱动信号的第一电流。

如上所述的参量放大器的表征方法，进一步的，所述频率图谱包括多个第一曲线，每一条所述第一曲线均为一个所述谐振频率随所述第一驱动信号的电流值变化的曲线；所述基于所述频率图谱、所述待放大信号的频率确定所述第一驱动信号的第一电流，具体包括：确定与所述待放大信号的频率相同的谐振频率对应的第一曲线的波谷的电流值为所述第一驱动信号的第一电流。