一种超导微波纳米谐振腔制造技术

本申请公开一种超导微波纳米谐振腔，包括介质基片、位于介质基片同一表面的两个共面波导地平面、共面波导传输线中央导带线和纳米腔；共面波导传输线中央导带线位于两个共面波导地平面之间；纳米腔位于共面波导地平面区域内，且位于介质基片表面上；其中，纳米腔的线宽为百纳米级别，且纳米腔背离共面波导传输线中央导带线的边上设置有开口。所述开口能够减小纳米腔和共面波导传输线中央导带线组成的电路的电容，从而削弱电容耦合；纳米腔的线宽减小，增强了动态电感，引起更高的特征阻抗，从而增强了超导微波纳米谐振腔与量子系统之间的耦合能力。

A superconducting microwave resonant cavity

The invention discloses a nano superconducting microwave resonator includes a dielectric substrate, located on the same surface of the dielectric substrate two coplanar waveguide ground plane coplanar waveguide transmission line, central conduction line and nano cavity; coplanar waveguide transmission line central conduction line is located between two coplanar waveguide ground plane; nano cavity located in the plane coplanar region in the waveguide, and is located on the surface of the film medium;, line width of the nano cavity is 100 nano level, and nano cavity from coplanar waveguide transmission line on the side of the central line of the conduction band is provided with an opening. The open circuit can reduce the capacitance nano cavity and coplanar waveguide transmission line is composed of central conduction line, thereby weakening the capacitive coupling; reduce the linewidth of nano cavity, enhances the dynamic inductance characteristics caused by higher impedance, thus increasing the coupling ability between the superconducting microwave resonant cavity and the amount of nano system.

【技术实现步骤摘要】
一种超导微波纳米谐振腔
本专利技术涉及微波电路
，尤其涉及一种超导微波纳米谐振腔。
技术介绍
相比于光学体系，电路量子电动力学体系可以完全在一块毫米级的电路芯片上实现，使用一维共面波导谐振腔结构将电场压缩在共面波导的电磁场最强处(即波腹处)，在局部实现更大的电场强度，放置于电场最强处的量子比特与谐振腔通过电容耦合的方式，能够轻松实现强耦合。现在通用的用于操纵和读取超导量子比特的方式是：直接将量子比特耦合到一条线宽在微米级的超导微波纳米谐振腔上，一个超导微波纳米谐振腔完成与量子比特的耦合等所有操作。但现有技术中，超导微波纳米谐振腔与量子比特的耦合较弱，因此，亟需一种能够与量子比特实现良好耦合的超导微波纳米谐振腔。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种超导微波纳米谐振腔，以解决现有技术中超导微波纳米谐振腔与量子比特的耦合较弱的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种超导微波纳米谐振腔，包括：介质基片、两个共面波导地平面、共面波导传输线中央导带线和纳米腔；两个所述共面波导地平面、所述共面波导传输线中央导带线和所述纳米腔位于所述介质基片同一表面；所述共面波导传输线中央导带线位于两个所述共面波导地平面之间；所述纳米腔位于所述共面波导地平面区域内，且位于所述介质基片表面上；其中，所述纳米腔的线宽为百纳米级别，且所述纳米腔背离所述共面波导传输线中央导带线的边上设置有开口。优选地，所述纳米腔的线宽小于或等于500纳米。优选地，所述纳米腔的线宽为100纳米。优选地，所述开口在沿其所在的所述纳米腔的边长方向上的尺寸大于5微米。优选地，所述开口在沿其所在的所述纳米腔的边长方向上的尺寸为其所在的所述纳米腔的边长。优选地，所述纳米腔朝向所述共面波导传输线中央导带线的边上还包括相互串接的多个超导量子干涉装置。优选地，所述纳米腔与所述共面波导传输线中央导带线之间的距离大于或等于6微米。优选地，所述纳米腔与所述共面波导传输线中央导带线之间的距离为20微米。优选地，所述介质基片为硅基片或蓝宝石基片。优选地，所述共面波导地平面、共面波导传输线中央导带线和纳米腔的金属部分的材质为铌材质或氮化铌材质。经由上述的技术方案可知，本专利技术提供的超导微波纳米谐振腔，包括介质基片、两个共面波导地平面、共面波导传输线中央导带线和纳米腔；两个所述共面波导地平面、所述共面波导传输线中央导带线和所述纳米腔位于所述介质基片同一表面；所述共面波导传输线中央导带线位于两个所述共面波导地平面之间；所述纳米腔位于所述共面波导地平面区域内，且位于所述介质基片表面上；其中，所述纳米腔的线宽为百纳米级别，且所述纳米腔背离所述共面波导传输线中央导带线的边上设置有开口。本专利技术中通过在纳米腔背离所述共面波导传输线中央导带线的边上设置开口，减小纳米腔和共面波导传输线中央导带线组成的电路的电容，从而削弱电容耦合；同时通过减小纳米腔的线宽，从微米级别减小至百纳米级别，纳米级的线宽能够极大的增大所述电路的动态电感，使得其与一般考虑的磁自感在一个量级，甚至更高量级。增强动态电感，引起更高的特征阻抗，从而增强零点电压波动，进而增强超导微波纳米谐振腔与量子系统之间的耦合能力，尤其是与不容易达到强耦合的体系(例如量子点体系)的耦合能力，进而改善了超导微波纳米谐振腔与量子比特的耦合。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种超导微波纳米谐振腔的立体图结构示意图；图2为图1所示超导微波纳米谐振腔的俯视结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的另一种超导微波纳米谐振腔的立体图结构示意图；图4为图3所示超导微波纳米谐振腔的俯视结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。正如
技术介绍
部分所述，超导微波纳米谐振腔与量子比特的耦合较弱，专利技术人发现，出现上述技术问题的原因是，现有技术中超导微波纳米谐振腔与量子比特之间的耦合均为电容耦合，并未考虑电感耦合，而且电感耦合较弱，使得现有技术中技术人员很少考虑使用电感耦合。专利技术人通过研究发现，若将超导微波纳米谐振腔与量子比特组成的电路中的电容减小，突出电感耦合，并采用高精度工艺制作窄线宽的纳米腔，从而能够在不影响电容耦合效果的基础上，增加电感耦合，进而增强超导微波纳米谐振腔与量子比特的耦合。基于此，本专利技术提供一种超导微波纳米谐振腔，包括：介质基片、两个共面波导地平面、共面波导传输线中央导带线和纳米腔；两个所述共面波导地平面、所述共面波导传输线中央导带线和所述纳米腔位于所述介质基片同一表面；所述共面波导传输线中央导带线位于两个所述共面波导地平面之间；所述纳米腔位于所述共面波导地平面区域内，且位于所述介质基片表面上；其中，所述纳米腔的线宽为百纳米级别，且所述纳米腔背离所述共面波导传输线中央导带线的边上设置有开口。本专利技术中通过在纳米腔背离所述共面波导传输线中央导带线的边上设置开口，减小纳米腔和共面波导传输线中央导带线组成的电路的电容，从而削弱电容耦合；同时通过减小纳米腔的线宽，从微米级别减小至百纳米级别，纳米级的线宽能够极大的增大所述电路的动态电感，使得其与一般考虑的磁自感在一个量级，甚至更高量级。增强动态电感，引起更高的特征阻抗，从而增强零点电压波动，进而增强超导微波纳米谐振腔与量子系统之间的耦合能力，尤其是与不容易达到强耦合的体系(例如量子点体系)的耦合能力，进而改善了超导微波纳米谐振腔与量子比特的耦合。另外，由于现有技术中在超导微波纳米谐振腔上加的调制、操纵等各种脉冲容易串扰，容易在耦合中引入噪声，本专利技术提供的超导微波纳米谐振腔，在使用过程中，量子比特先与纳米腔耦合，纳米腔再和操纵、测量的共面波导传输线耦合，当探测频率不是纳米腔的谐振频率时，纳米腔等效于不存在，把量子比特与外电路(共面波导传输线、外部测量电路)隔开，因此，所述超导微波纳米谐振腔不仅能够与量子比特之间实现信息交换，还能够作为有效的隔离器，将量子比特与操纵测量的谐振腔隔开，使得量子比特处于相对弱噪声的环境中。下面结合附图详细说明一下本专利技术提供的超导微波纳米谐振腔。请参见图1和图2，图1为本专利技术实施例提供的超导微波纳米谐振腔的立体结构示意图，图2为本专利技术实施例提供的超导微波纳米谐振腔的俯视结构示意图。所述超导微波纳米谐振腔包括：介质基片1、两个共面波导地平面3、共面波导传输线中央导带线2和纳米腔4；两个共面波导地平面3、共面波导传输线中央导带线2和纳米腔4位于介质基片1同一表面；共面波导传输线中央导带线2位于两个共面波导地平面3之间；纳米腔4位于共面波导地平面3区域内，且位于介质基片1表面上；其中，纳米腔4的线宽为百纳米级别，且纳米腔4背离共面波导传输线中央导带线2的边上设置有开口6。本实施例中信号的输入与输出都是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超导微波纳米谐振腔，其特征在于，包括：介质基片、两个共面波导地平面、共面波导传输线中央导带线和纳米腔；两个所述共面波导地平面、所述共面波导传输线中央导带线和所述纳米腔位于所述介质基片同一表面；所述共面波导传输线中央导带线位于两个所述共面波导地平面之间；所述纳米腔位于所述共面波导地平面区域内，且位于所述介质基片表面上；其中，所述纳米腔的线宽为百纳米级别，且所述纳米腔背离所述共面波导传输线中央导带线的边上设置有开口。

【技术特征摘要】
1.一种超导微波纳米谐振腔，其特征在于，包括：介质基片、两个共面波导地平面、共面波导传输线中央导带线和纳米腔；两个所述共面波导地平面、所述共面波导传输线中央导带线和所述纳米腔位于所述介质基片同一表面；所述共面波导传输线中央导带线位于两个所述共面波导地平面之间；所述纳米腔位于所述共面波导地平面区域内，且位于所述介质基片表面上；其中，所述纳米腔的线宽为百纳米级别，且所述纳米腔背离所述共面波导传输线中央导带线的边上设置有开口。2.根据权利要求1所述的超导微波纳米谐振腔，其特征在于，所述纳米腔的线宽小于或等于500纳米。3.根据权利要求2所述的超导微波纳米谐振腔，其特征在于，所述纳米腔的线宽为100纳米。4.根据权利要求3所述的超导微波纳米谐振腔，其特征在于，所述开口在沿其所在的所述纳米腔的边长方向上的尺寸大于5微米。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭国平，杨鑫鑫，贾志龙，孔伟成，段鹏，薛光明，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34