混合表面声波和微波信号的超导器件制造技术

提供一种混合表面声波和微波信号的超导器件及其制造方法。超导器件可以包括超导表面声波谐振器和超导微波谐振器。超导器件还可以包括耦合到超导表面声波谐振器和超导微波谐振器的约瑟夫逊环调制器。约瑟夫逊环调制器可以是色散非线性三波混频元件。以是色散非线性三波混频元件。以是色散非线性三波混频元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合表面声波和微波信号的超导器件

技术介绍

[0001]在量子电路中，将约瑟夫逊环调制器耦合到两个超导微波谐振器上，并且在这两个超导微波谐振器所支持的差模与馈送到约瑟夫逊环调制器的非谐振的公共驱动之间进行三路混频。由于将约瑟夫逊环调制器耦合到这两个超导微波谐振器上，器件在差模的频率的选择方面受到限制，这可能引起一个或多个问题。例如，将约瑟夫逊环调制器耦合到低频传输线谐振器可能具有不同问题，诸如占据大面积(例如，大占用面积)。另一个问题是，与约瑟夫逊环调制器的电感相比，与低谐振频率传输线路相关联的线性电感相对较大。这可导致非常低的参与率，这反过来为了其操作又要求谐振器具有非常高的外部品质因数(Qs)。然而，不希望谐振器有高的外部Qs，因为它可能引起非常窄的动态带宽，从而严重限制器件的可用性和实用性。
[0002]此外，将约瑟夫逊环调制器耦合到低频的集总元件谐振器可能需要使用大的集总电容和大的集总电感。实践中很难实现大的集总电容和电感。大电容可能具有相当大的损耗(降低器件的内部Q)，因此可能导致相当一大部分的量子信号的丢失。大的几何电感通常受到寄生电容对其实用性的限制。大的动电感通常依赖于难以制造和集成的非常规薄超导体。

技术实现思路

[0003]下面给出概述以提供对本专利技术的一个或多个实施例的基本理解。本概述不旨在标识关键或重要元素，或描绘特定实施例的任何范围或权利要求的任何范围。其唯一目的是以简化形式呈现概念，作为稍后呈现的更详细描述的前序。在本文描述的一个或多个实施例中是混合表面声波和微波信号的器件、系统和方法。<br/>[0004]根据本专利技术的实施例，超导器件可以包括超导表面声波谐振器(SAW)和超导微波谐振器。该超导器件还可以包括连接到超导SAW谐振器和超导微波谐振器的约瑟夫逊环调制器(JRM)。JRM可以是色散非线性三波混频元件。这种超导器件的优点在于，可以在超导SAW谐振器的低波微波频率与超导微波谐振器的高微波频率之间进行无耗散的三波混频和放大。
[0005]在一些实例中，超导器件的超导SAW谐振器可以包括第一超导布拉格镜和第二超导布拉格镜。第二超导布拉格镜可以与第一超导布拉格镜相隔一个距离，该距离是由该超导SAW谐振器支持的半波长的奇数整数倍。这种超导器件的优点在于，超导器件可以在超导SAW谐振器的单个、几个或许多模式上运行。
[0006]根据一些实施方式，超导器件还可有利地包括通过叉指式电容器件耦接到超导SAW谐振器的第一外部馈线。第一外部馈线可以承载超导SAW谐振器的一个或多个第一输入信号和一个或多个第一输出信号。进一步该超导器件可以包括耦合到超导微波谐振器的第二外部馈线。第二外部馈线可以承载超导微波谐振器的一个或多个第二输入信号和一个或多个第二输出信号。这种超导器件的优点在于，超导SAW谐振器的低频和超导微波谐振器的高频可以被接收、混合和放大。
[0007]根据本专利技术的一个实施例，提供一种超导电路，其可以包括超导SAW谐振器以及耦合到超导SAW谐振器的JRM。进一步，超导电路可以包括耦合到JRM的超导微波谐振器。JRM是色散非线性三波混频元件。根据一些实施方式，超导SAW谐振器在低损耗压电电介质基板上实现。这种超导电路的一个优点在于，可以促进超导SAW谐振器的低波微波频率与超导微波谐振器的高微波频率之间无耗散的三波混频和放大。
[0008]根据一些实现方式，超导电路的超导SAW谐振器可以包括第一超导布拉格镜和第二超导布拉格镜。第一超导布拉格镜和第二超导布拉格镜可以相隔一个距离，该距离是由该超导SAW谐振器支持的半波长的奇数整数倍。这种超导电路的优点在于，超导SAW谐振器的低频和超导微波谐振器的高频可以被接收、混合和放大。
[0009]根据一些实现方式，超导电路可以包括通过叉指式电容器件连接到超导SAW谐振器的第一外部馈线。第一外部馈线可以承载超导表面声波谐振器的一个或多个第一输入信号和一个或多个第一输出信号。此外，超导电路可以包括耦合到超导微波谐振器的二外部馈线。该第二外部馈线可以承载超导微波谐振器的一个或多个第二输入信号和一个或多个第二输出信号。这种超导电路的优点在于，超导表面声波谐振器的低频和超导微波谐振器的高频可以被接收、混合和放大。
[0010]本专利技术的另一个实施例涉及一种方法，该方法可以包括形成包括按惠斯通电桥配置设置的一个或多个约瑟夫逊结的JRM。该方法还可以包括将JRM耦合到超导SAW谐振器和超导微波谐振器。JRM可以是色散非线性三波混频元件。这种方法的优点在于，可以制造能在超导SAW谐振器的低波微波频率与超导微波谐振器的高微波频率之间进行无耗散的三波混频的超导器件。
[0011]在一些实现方式中，该方法可以包括由第一超导布拉格镜和第二超导布拉格镜形成超导SAW谐振器。该方法还可以包括将第一超导布拉格镜与第二超导布拉格镜分隔一个距离，该距离被定义为由超导表面声波谐振器支持的半波长的奇数整数倍。这种方法的优点在于，所制造的超导器件可以在超导表面声波谐振器的单个、几个或许多模式上运行
[0012]本专利技术的另一个实施例涉及一种超导器件，其可以包括超导SAW谐振器。超导SAW谐振器可以包括第一周期结构，其包括第一金属指状物和第一电介质间隙。超导SAW谐振器还可以包括第二周期结构，其包括第二金属指状物和第二电介质间隙。第一周期结构和第二周期结构可以相隔一个距离，该距离被定义为由超导SAW谐振器支持的半波长的奇数整数倍。进一步，超导器件可以包括与超导SAW谐振器耦合的色散非线性三波混频元件。色散非线性三波混频元件可以包括按惠斯通电桥配置设置的一个或多个约瑟夫逊结。另外，超导器件可以包括耦合到色散性非线性三波混频元件的超导微波谐振器。这种超导器件的优点，可以在超导SAW谐振器的低波微波频率与超导微波谐振器的高微波频率之间进行无耗散的三波混频和放大，占据的空间小且用的是低损耗谐振器。
附图说明
[0013]图1是根据本专利技术的包括JRM的电路的框图。
[0014]图2是根据本专利技术实施例的包括超导SAW谐振器的电路的框图。
[0015]图3是根据本专利技术实施例的用于超导器件的电路的示意图，该超导器件包括SAW谐振器和耦连到JRM的超导微波谐振器。
[0016]图4是根据本专利技术实施例的用于制造器件的方法的流程图。
[0017]图5是根据本专利技术实施例的用于制造包括泵驱动端口的装置的方法的流程图。
[0018]图6是根据本专利技术实施例的用于制造包括两个金属/电介质反射镜的装置的方法的流程图。
[0019]图7是根据本专利技术实施例的用于制造包括耦合到超导SAW谐振器和超导微波谐振器的JRM的器件的方法的流程图。
[0020]图8是根据本专利技术实施例的用于制造超导量子装置的方法的流程图。
[0021]图9是根据本专利技术实施例的用于制造包括外部馈线的超导量子装置的方法的流程图。
具体实施方式
[0022]以下详细说明仅是说明性的，没有意图限制本专利技术实施例和/或其应用或用途。此外，没有意图受在前面的
技术介绍
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种超导器件，包括：超导表面声波谐振器；超导微波谐振器；和约瑟夫逊环调制器，耦合到超导表面声波谐振器和超导微波谐振器，其中，约瑟夫逊环调制器是色散非线性三波混频元件。2.根据权利要求1所述的超导器件，其中，超导表面声波谐振器包括：第一超导布拉格镜；和第二超导布拉格镜，其与第一超导布拉格镜相隔一个距离，该距离是由超导表面声波谐振器支持的半波长的奇数整数倍。3.根据权利要求1所述的超导器件，其中，超导表面声波谐振器在低损耗压电电介质基板上实现，低损耗压电电介质基板包括从由石英、砷化镓、铌酸锂和氧化锌组成的组中选择的材料。4.根据权利要求1所述的超导器件，其中，约瑟夫逊环调制器包括按惠斯通电桥配置设置的一个或多个约瑟夫逊结，并且其中，该一个或多个约瑟夫逊结包括从由铝和铌组成的一组材料中选择的材料。5.根据权利要求1所述的超导器件，进一步包括：交叉指型电容器件，其被定位在超导表面声波谐振器的中心处，其中，约瑟夫逊环调制器的第一组相对节点连接到交叉指型电容器件的相对节点。6.根据权利要求5所述的超导器件，其中，约瑟夫逊环调制器的第二组相对节点连接到分流电容器。7.根据权利要求1所述的超导器件，进一步包括：第一外部馈线，通过叉指式电容器件耦合到超导表面声波谐振器，其中，第一外部馈线承载超导表面声波谐振器的一个或多个第一输入信号和一个或多个第一输出信号；和第二外部馈线，耦合到超导微波谐振器，其中，第二外部馈线承载超导微波谐振器的一个或多个第二...

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