一种量子参量放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种量子参量放大器，包括依次连接的用于组成振荡放大电路的电容模块、反射式微波谐振腔和可调电感的超导量子干涉装置；可调电感的超导量子干涉装置远离反射式微波谐振腔的一端接地；且可通过调节可调电感的超导量子干涉装置的电感使反射式微波谐振腔的频率等于待放大信号的频率，待放大信号从电容模块处耦合进入振荡放大电路，振荡放大电路在泵浦信号的作用下放大待放大信号，并产生若干种闲频信号；还包括电压调制电路；超导量子干涉仪装置可在电压调制电路提供的偏置电压的作用下将振荡放大电路中产生的至少一种闲频信号释放，本发明专利技术量子参量放大器处于最佳工作模式的泵浦信号的频率无需选择为待放大信号频率的倍频。

A Quantum Parametric Amplifier

【技术实现步骤摘要】
一种量子参量放大器
本专利技术属于信号放大器领域，特别是一种量子参量放大器。
技术介绍
在量子计算领域中，为了得到量子芯片的运算结果，我们需要对量子芯片输出的信号即量子比特读取信号进行采集和分析，通常量子比特读取信号非常微弱，一般需要在量子比特读取信号的输出线路中加多级放大器用以提高信号强度，通常，前级的放大器采用量子参量放大器。量子参量放大器工作时，附带的噪声低至接近量子极限的水平，这正是其名称的由来。现有量子参量放大器基于非线性混频原理工作，为了有效的将量子比特读取信号进行放大，使得量子参量放大器工作在最佳模式需要额外施加频率与待放大信号频率或者其倍频接近的泵浦信号，例如对应施加的泵浦信号接近待放大信号对应的是四波混频工作模式，施加的泵浦信号接近两倍的待放大信号频率对应的是三波混频工作模式。目前的问题在于，现有的量子参量放大器在最佳工作模式下，即泵浦信号的频率必须选择为接近待放大信号频率的倍频，在输出的信号中存在频率极其接近待放大信号频率的无关信号，这些无关信号由于频率过于接近待放大信号从而很难通过滤波器消除，它们会干扰量子比特读取信号的解调过程，进而导致量子芯片运算结果的解调保真度与解调效率大幅降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种量子参量放大器，以解决现有技术中的不足，使得量子参量放大器处于最佳工作模式的泵浦信号的频率无需选择为待放大信号频率的倍频。本专利技术采用的技术方案如下：一种量子参量放大器，量子参量放大器包括依次连接的用于组成振荡放大电路的电容模块、反射式微波谐振腔和可调电感的超导量子干涉装置；所述可调电感的超导量子干涉装置远离所述反射式微波谐振腔的一端接地；且可通过调节所述可调电感的超导量子干涉装置的电感使所述反射式微波谐振腔的谐振频率等于待放大信号的频率，其中：所述待放大信号从所述电容模块处耦合进入所述振荡放大电路，所述振荡放大电路在泵浦信号的作用下放大所述待放大信号，并产生若干种闲频信号；所述量子参量放大器还包括电压调制电路；所述电压调制电路设置在所述可调电感的超导量子干涉装置靠近所述反射式微波谐振腔一端；所述可调电感的超导量子干涉仪装置可在所述电压调制电路提供的偏置电压的作用下将所述振荡放大电路中产生的至少一种所述闲频信号释放。进一步的，所述可调电感的超导量子干涉装置包括互感耦合连接的超导量子干涉仪和磁通调制电路；所述超导量子干涉仪为由若干约瑟夫森结并联构成的闭环装置；所述磁通调制电路用于通过调节所述闭环装置的磁通量进而调节所述超导量子干涉仪的电感。进一步的，所述超导量子干涉仪为由两个约瑟夫森结并联构成的闭环装置。进一步的，所述磁通调制电路包括依次连接的磁通调制线和用于产生偏置电流的电流装置；其中：所述磁通调制线用于传输所述偏置电流，并使所述偏置电流与所述超导量子干涉仪互感耦合。进一步的，所述磁通调制线为共面波导微带传输线。进一步的，所述电流装置为电流源、或依次连接的可以提供所述偏置电流的电压源与电阻。进一步的，用于放大所述待放大信号的泵浦信号从所述电容模块、或所述磁通调制电路耦合进入所述振荡放大电路。进一步的，所述电容模块为交指电容、分布式电容和平行式电容其中一种。进一步的，所述反射式微波谐振腔为长度为所述待放大信号波长四分之一的共面波导微波谐振腔。进一步的，所述量子参量放大器还包括环形器；所述环形器设置在所述电容模块远离所述反射式微波谐振腔的一端，用于将所述待放大信号输入所述振荡放大电路，并将所述振荡放大电路产生的输出信号输出。进一步的，所述量子参量放大器还包括滤波器；所述滤波器设置在所述环形器远离所述电容模块的一端。与现有技术相比，本专利技术提供了一种量子参量放大器，包括依次连接的用于组成振荡放大电路的电容模块、反射式微波谐振腔和可调电感的超导量子干涉装置；所述可调电感的超导量子干涉装置远离所述反射式微波谐振腔的一端接地；通过调节所述可调电感的超导量子干涉装置的电感使得所述反射式微波谐振腔的谐振频率等于待放大信号的频率，从而使得待放大信号和泵浦信号在反射式微波谐振腔中进行非线性相互作用进而放大待放大信号，待放大信号和泵浦信号进行非线性相互作用后，输出信号中不仅包括待放大信号，还包括各种闲频信号fi，还包括电压调制电路，设置在所述可调电感的超导量子干涉装置靠近所述反射式微波谐振腔一端，当施加偏置电压时，使得量子参量放大器处于最佳工作模式的泵浦信号频率fp无需选择为待放大信号fs的倍频，从而当选择的泵浦信号频率与待放大信号频率具有可被滤波器拆分的距离时，输出的每一种闲频信号fi也都与待放大信号fs具有可被滤波器拆分的距离，本专利技术通过设置电压调制电路，使得量子参量放大器的工作模式调节不再仅仅受制于泵浦信号，而是通过电压调制电路提供的电压偏置和泵浦信号一起调节，当选择合适的偏置电压和泵浦信号时，可以使得量子参量放大器中产生的每一种无关信号均可以与待放大信号在频谱上保持可被滤波器拆分的距离，进而可以消除这些无关信号，提高量子参量放大器对量子比特读取信号的读取保真度。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种量子参量放大器的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种量子参量放大器的电路原理图；图3是本专利技术另一种实施例提供的一种量子参量放大器的电路原理图。具体实施方式下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。参见图1，本专利技术的实施例提供了一种量子参量放大器，所述量子参量放大器包括依次连接的用于组成振荡放大电路的电容模块100、反射式微波谐振腔200和可调电感的超导量子干涉装置300；所述可调电感的超导量子干涉装置300远离所述反射式微波谐振腔200的一端接地；且可通过调节所述可调电感的超导量子干涉装置300的电感使所述反射式微波谐振腔200的谐振频率等于待放大信号的频率，其中：所述待放大信号从所述电容模块100处耦合进入所述振荡放大电路，所述振荡放大电路在泵浦信号的作用下放大所述待放大信号，并产生若干种闲频信号；所述量子参量放大器还包括电压调制电路400；所述电压调制电路400设置在所述可调电感的超导量子干涉装置300靠近所述反射式微波谐振腔200一端；所述可调电感的超导量子干涉仪装置300可在所述电压调制电路400提供的偏置电压的作用下将所述振荡放大电路中产生的至少一种所述闲频信号释放。与现有技术相比，本专利技术提供了一种量子参量放大器，包括依次连接的用于组成振荡放大电路的电容模块100、反射式微波谐振腔200和可调电感的超导量子干涉装置300；所述可调电感的超导量子干涉装置300远离所述反射式微波谐振腔200的一端接地；通过调节所述可调电感的超导量子干涉装置300的电感使得所述反射式微波谐振腔200的谐振频率等于待放大信号的频率，从而使得待放大信号和泵浦信号在反射式微波谐振腔200中进行非线性相互作用进而放大待放大信号，待放大信号和泵浦信号进行非线性相互作用后，输出信号中不仅包括待放大信号，还包括各种闲频信号fi，还包括电压调制电路400，设置在所述可调电感的超导量子干涉装置300靠近所述反射式微波谐振腔200一端，当施加偏置电压时，使得量子参量放大器处于最佳工作模式的泵浦信号频率fp无需选择为待放大信号fs的倍频，从而当选择的泵浦信号频率与待放本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子参量放大器，量子参量放大器包括依次连接的用于组成振荡放大电路的电容模块、反射式微波谐振腔和可调电感的超导量子干涉装置；所述可调电感的超导量子干涉装置远离所述反射式微波谐振腔的一端接地；且可通过调节所述可调电感的超导量子干涉装置的电感使所述反射式微波谐振腔的谐振频率等于待放大信号的频率，其中：所述待放大信号从所述电容模块处耦合进入所述振荡放大电路，所述振荡放大电路在泵浦信号的作用下放大所述待放大信号，并产生若干种闲频信号；其特征在于，所述量子参量放大器还包括电压调制电路；所述电压调制电路设置在所述可调电感的超导量子干涉装置靠近所述反射式微波谐振腔一端；所述可调电感的超导量子干涉仪装置可在所述电压调制电路提供的偏置电压的作用下将所述振荡放大电路中产生的至少一种所述闲频信号释放。

【技术特征摘要】
1.一种量子参量放大器，量子参量放大器包括依次连接的用于组成振荡放大电路的电容模块、反射式微波谐振腔和可调电感的超导量子干涉装置；所述可调电感的超导量子干涉装置远离所述反射式微波谐振腔的一端接地；且可通过调节所述可调电感的超导量子干涉装置的电感使所述反射式微波谐振腔的谐振频率等于待放大信号的频率，其中：所述待放大信号从所述电容模块处耦合进入所述振荡放大电路，所述振荡放大电路在泵浦信号的作用下放大所述待放大信号，并产生若干种闲频信号；其特征在于，所述量子参量放大器还包括电压调制电路；所述电压调制电路设置在所述可调电感的超导量子干涉装置靠近所述反射式微波谐振腔一端；所述可调电感的超导量子干涉仪装置可在所述电压调制电路提供的偏置电压的作用下将所述振荡放大电路中产生的至少一种所述闲频信号释放。2.根据权利要求1所述的量子参量放大器，其特征在于，所述可调电感的超导量子干涉装置包括互感耦合连接的超导量子干涉仪和磁通调制电路；所述超导量子干涉仪为由若干约瑟夫森结并联构成的闭环装置；所述磁通调制电路用于通过调节所述闭环装置的磁通量进而调节所述超导量子干涉仪的电感。3.根据权利要求2所述的量子参量放大器，其特征在于，所述超导量子干涉仪为由两个约瑟夫森结并联构成的闭环装置。4.根据权利要求2所述的量子参量放大器，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔伟成，
申请(专利权)人：合肥本源量子计算科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34