产生微波器件中微波场的压缩状态制造技术

提供超导微波器件(400)。左手谐振器(215)包括至少一个单元格(205)。非线性色散介质(405)连接到所述左手谐振器(215)，使得所述左手谐振器(215)的一端连接到所述非线性色散介质(405)并且所述左手谐振器(215)的另一端连接到端口(410)。所述左手谐振器(215)和所述非线性色散介质(405)被配置为输出压缩状态下的量子信号。

Compression of Microwave Field in Generating Microwave Devices

Superconducting microwave devices (400) are provided. The left-handed resonator (215) comprises at least one cell (205). A non-linear dispersion medium (405) is connected to the left-hand resonator (215) so that one end of the left-hand resonator (215) is connected to the non-linear dispersion medium (405) and the other end of the left-hand resonator (215) is connected to the port (410). The left-handed resonator (215) and the nonlinear dispersion medium (405) are configured to output quantum signals in a compressed state.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】产生微波器件中微波场的压缩状态
技术介绍
本专利技术涉及超导电子器件，更具体地，涉及在超导左手传输线谐振器中产生微波场的压缩状态。光可以被压缩。特别是，光的量子噪声可以被压缩。这种被压缩的光是光的压缩状态，是在量子光学领域研究的一种特殊形式的光。光的量子噪声是光子存在的直接结果，光子是光的最小能量子。当用理想的光电二极管检测到光时，每个光子都被转换成光电子。对于压缩光，所产生的光电流表现出令人惊讶的低噪声。噪声低于独立光子存在所预期的最小噪声及其统计到达时间。具有独立(不相关)光子的光的量子噪声通常被称为散粒噪声。然后，光本身处于所谓的相干状态或Glauber状态。可以预期散粒噪声是可能的最小噪声。然而，压缩光甚至可以显示出比Glauber状态更少的噪声。压缩状态的光属于非典型光状态的类别。
技术实现思路
根据一个或多个实施例，提供了一种微波器件。所述微波器件包括：包括至少一个单元格(unitcell)的左手谐振器；以及连接到所述左手谐振器的非线性色散介质，使得所述左手谐振器的一端连接到所述非线性色散介质并且左手谐振器的另一端连接到端口。所述左手谐振器和所述非线性色散介质被配置为输出压缩状态下的量子信号。根据一个或多个实施例，提供了一种形成微波器件的方法。该方法包括提供包括至少一个单元格的左手谐振器并且提供连接到所述左手谐振器的非线性色散介质，使得所述左手谐振器的一端连接到所述非线性色散介质并且所述左手谐振器的另一端连接到端口。所述左手谐振器和所述非线性色散介质被配置为输出压缩状态下的量子信号。根据一个或多个实施例，提供了一种使用微波器件产生压缩状态的方法。所述方法包括由具有多个谐振模式的左手谐振器的所述微波器件接收泵浦信号和量子信号。所述泵浦信号和所述量子信号处于所述多个谐振模式中的第一个谐振模式。而且，该方法包括由所述微波器件输出处于压缩状态的反射量子信号。根据一个或多个实施例，提供了一种使用微波装置产生压缩状态的方法。所述方法包括由具有多个谐振模式的左手谐振器的微波装置接收泵浦信号和量子信号。所述量子信号处于多个谐振模式中的第一个，并且所述泵浦信号是多个谐振模式中的第一个的两倍。而且，所述方法包括由所述微波器件输出压缩状态下的反射量子信号。附图说明现在将参考附图仅通过示例的方式描述本专利技术的实施例，其中：图1A是I-Q平面中的真空状态噪声的示例。图1B是I-Q平面中的相干态噪声的示例。图1C是I-Q平面中的压缩真空噪声的示例。图2是根据一个或多个实施例的用于产生压缩光状态的微波装置中使用的半无限无损左手传输线的电路。图3A是I-Q平面中的压缩光的示例。图3B是I-Q平面中的压缩光的示例。图4是根据一个或多个实施例的用于产生压缩光状态的微波器件的电路的示意图。图5是根据一个或多个实施例的用于产生压缩光状态的微波器件的电路的示意图。图6是根据一个或多个实施例的用于产生压缩光状态的微波器件的电路的示意图。图7是根据一个或多个实施例的形成微波器件的方法的流程图。图8是根据一个或多个实施例的使用微波器件产生压缩状态的方法的流程图。图9是根据一个或多个实施例的使用微波器件产生压缩状态的方法的流程图。具体实施方式这里参考相关附图描述了各种实施例。在不脱离本文件的范围的情况下，可以设计替代实施例。注意，在以下描述和附图中，阐述了元件之间的各种连接和位置关系(例如，上方、下方、相邻等)。除非另有说明，否则这些连接和/或位置关系可以是直接的或间接的，并且不旨在限制这方面。因此，实体的耦合可以指直接耦合或间接耦合，并且实体之间的位置关系可以是直接位置关系或间接位置关系。作为间接位置关系的示例，对在层“B”上形成层“A”的引用包括其中一个或多个中间层(例如层“C”)在层“A”和层“B”之间的情况。只要层“A”和层“B”的相关特性和功能基本上不被中间层改变。压缩光是电磁场的特殊状态，其中场的一个正交的量子噪声方差(例如，幅度或相位)低于标准量子极限(SQL)(由海森堡不确定性原理设定)，而另一个正交(例如幅度或相位)的量子噪声方差超过SQL。这种非典型光状态可以在各种物理领域中找到应用，例如1)增强可以使用光探测的物理量的测量精度，2)提高量子成像的质量和分辨率，3)通过压缩真空噪声(原子经历的)来抑制原子相干的辐射衰减，以及4)增强某些微波量子门的保真度。一个或多个实施例包括具有左手传输线谐振器的微波器件，该左手传输线谐振器在微波器件的不同本征模的射频电流的反节点位置处耦合到色散非线性介质。微波器件可以直接连接到馈线或电容耦合到馈线。泵浦音调可以使用与量子信号相同的端口注入，或者通过片上通量线路电感耦合到形成微波器件的非线性色散介质的直流(DC)超导量子干涉装置(SQUID)。泵浦音调(pumptone)的频率可以设定为微波器件的本征模的共振频率，该共振频率用于产生真空的挤压状态或者在该共振频率的两倍时用于通过片上通量线路注入泵浦的情况。微波器件提供了使用相同微波器件在不同频率立即产生按需压缩状态的能力，而不依赖于器件的通量可调谐振频率。图1A，图1B，图1C，图3A和图3B描绘了IQ平面(其中I和Q表示电磁场的两个正交)中的光的真空状态，光的相干状态和光的压缩状态(真空和相干)的示例。Q轴表示一个正交或正交分量，I轴表示与Q轴正交的另一个正交(即，另一个正交分量)。值得注意的是，在这张IQ平面的图片中，表示光状态的圆盘/圆或椭圆的中心表示光状态的平均I分量和Q分量，而中心周围的圆盘/圆或椭圆的宽度/表示与该状态相关的噪声的标准偏差。图1A是I-Q平面中的真空状态噪声的示例。I正交的不确定性(I的标准偏差)和Q正交的不确定性(Q的标准偏差)的乘积产生真空状态的不确定性关系105，其等于量子力学允许的最小量(称为标准量子限制SQL)。图1B是I-Q平面中的相干态噪声的示例。I和Q正交分量中的不确定性的乘积说明了相干光的不确定关系110，其类似于真空状态情况。值得注意的是，在IQ图像中，园盘/椭圆中心距原点的距离表示信号的幅度)，其中(Ic，Qc)表示IQ平面中的信号的均值坐标。或者，信号的幅度可以表示为其中n是相干光中的平均光子数，并且θ＝tan(Qc/Ic)表示相干光的相位。图1C是I-Q平面中的压缩真空状态的示例。I正交分量和Q正交分量的不确定性的乘积说明了压缩真空状态的不确定性关系115，其等于量子力学(SQL)允许的最小量，类似于图1A的真空状态。压缩真空图1C和真空状态图1A之间的主要区别在于在真空状态下两个正交的不确定性相等，而在压缩真空中，一个正交(例如Q)的不确定性(正交压缩)比正交膨胀(例如I)中的不确定性小。在此示例中，Q正交中的噪声降低到低于真空水平。图3A是I-Q平面中的压缩光的示例。I正交分量和Q正交分量的不确定性的乘积说明了压缩相干光的不确定性关系120，其中信号的相位正交中的噪声(不确定性)被压缩，而信号的幅度正交中的噪声(不确定性)增加。图3B是I-Q平面中的压缩光的示例。I正交分量和Q正交分量的不确定性的乘积说明了压缩光的不确定性关系125，其中幅度中的噪声(不确定性)被压缩而相位正交中的噪声(不确定性)增加。现在转向本专利技术的各方面。图2是根据一个或多个实施例的超导半无限无损左手传输线谐振本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微波器件，包括：包括至少一个单元格的左手谐振器；以及连接到所述左手谐振器的非线性色散介质，使得所述左手谐振器的一端连接到所述非线性色散介质并且所述左手谐振器的另一端连接到端口，其中所述左手谐振器和所述非线性色散介质被配置为输出压缩状态下的量子信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.28 US 15/336,9351.一种微波器件，包括：包括至少一个单元格的左手谐振器；以及连接到所述左手谐振器的非线性色散介质，使得所述左手谐振器的一端连接到所述非线性色散介质并且所述左手谐振器的另一端连接到端口，其中所述左手谐振器和所述非线性色散介质被配置为输出压缩状态下的量子信号。2.如权利要求1所述的微波器件，其中所述至少一个单元格连接到第一导体和第二导体。3.如权利要求2所述的微波器件，其中所述第一导体连接到所述非线性色散介质的第一端，并且所述第二导体连接到所述非线性色散介质的第二端。4.如权利要求2所述的微波器件，其中：所述至少一个单元格包括在所述第一导体的节点处连接在一起的电容器和电感器；以及所述电感器的另一端连接到所述第二导体。5.如权利要求1所述的微波器件，其中所述左手谐振器被配置为在微波频率范围内具有多个谐振模式，并且所述多个谐振模式在频域中不等间隔。6.如权利要求5所述的微波器件，其中所述多个谐振模式在4-20GHz的微波频率范围内。7.如权利要求1所述的微波器件，其中所述非线性色散介质是约瑟夫森结。8.如权利要求1所述的微波器件，其中所述非线性色散介质是约瑟夫森结阵列。9.如权利要求1所述的微波器件，其中所述非线性色散介质是DC-SQUID。10.如权利要求1所述的微波器件，其中所述非线性色散介质是DC-SQUID阵列。11.一种形成微波器件的方法，所述方法包括：提供包括至少一个单元格的左手谐振器；以及提供连接到所述左手谐振器的非线性色散介质，使得所述左手谐振器的一端连接到非线性色散介质并且所述左手谐振器的另一端连接到端口，其中所述左手谐振器和所述非线性色散介质被配置为输出压缩状态下的量子信号。12.如权利要求11所述的方法，其中所述至少一个单元格连接到第一导体和第二导体。13.如权利要求12所述的方法，其中所述第一导体连接到所述非线性色散介质的第一端，...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·阿卜杜，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国,US