低温集成电路或集成模块以及产生和提取信号的装置制造方法及图纸

本申请公开了低温集成电路或集成模块以及产生和提取信号的装置。其中，低温集成电路或集成模块(1201)包括行波参数放大器或约瑟夫逊参数放大器(1001)。振荡器(1004)配置为产生振荡驱动信号，并且将所述振荡驱动信号耦合到所述放大器中。信号输入(1203)将输入信号耦合到所述放大器中。偏置输入(1205)将偏置信号耦合到所述振荡器中。信号输出将来自所述放大器的输出信号输送出低温集成电路或集成模块(1201)。

【技术实现步骤摘要】
低温集成电路或集成模块以及产生和提取信号的装置
总体而言，本技术涉及量子计算，其中激励信号被导向到量子比特，并且量子比特输出信号被提取并进行信号处理。特别地，本技术涉及产生激励信号的方式和在这种系统中进行各种频率转换的方式。
技术介绍
量子计算涉及这样的任务：小心地导向产生的激励信号以激励量子比特，从而实施量子计算操作。在典型的固态量子比特中，例如超导量子比特中，激励信号的载波频率在几GHz的量级，即使信息带宽只是其一部分。量子计算电路只能够在极低的温度下操作，这是指远低于1K的温度，所以必须使用先进的低温恒温器。图1示出了用于产生到量子比特的激励信号的已知装置。载波发生器(CWG)101产生载波信号，该载波信号的频率例如可以是在5到10GHz之间。任意波发生器(AWG)102使用低得多的频率产生输送期望的信息的波形。载波和信息波形在混合器103中混合在一起，混合器103作为上变换器操作。信号线104将产生的激励信号从室温环境传送到低温冷却环境。只要仅有有限数量的量子比特，在图1中示出的方法就合理地工作得很好，需要产生激励信号用于该量子比特。然而，随着量子电路的技术更成熟，并且靠近量子计算能够在性能上真正地超过经典计算的极限，发展了具有越来越多的量子比特的量子电路。一方面在亚开尔文温度下的有限的冷却能力的技术要求和另一方面在室温控制电子器件之间的高频连接，导致了一定的复杂和繁琐。这自身表现为通过从室温到低温环境的信号路径中的热负载和信号耗散的高功率消耗，并且这种系统需要大的物理空间，并且最终限制了量子计算基础结构的可扩展性。然而，值得注意的因素是，在量子比特控制中需要的信息带宽明显低于图1的常规装置中在室温和低温阶段之间需要的带宽。相比于在几GHz范围内的频率，在AWG输出的频率范围下输送低温恒温器信号简单得多。
技术实现思路
目的是提供一种方法和装置，其采用在室温和低温冷却环境之间能够使接口处的硬件实施更简单的方式，产生到量子比特的激励信号。另外一个目的是，使得能够产生到低温恒温器具有有限的热负载的激励信号。其他的目的是，使得能够以通用频率产生到量子比特的激励信号。还有其他的目的是，对于设计用于激励量子比特的硬件界面的方式提供了相当大的自由。本技术的目的通过利用一种特定类型的放大器作为混频器来实现，该混频器可以在低温冷却环境内执行激励信号的上变换。根据第一方面，提供了一种低温集成电路或集成模块。低温集成电路或集成模块包括：放大器，其是行波参数放大器或约瑟夫逊参数放大器，并且包括至少一个放大器输入和放大器输出；和振荡器，其被配置为产生振荡驱动信号并且通过所述至少一个放大器输入将所述振荡驱动信号耦合到所述放大器。低温集成电路或集成模块还包括：信号输入，其被配置为通过所述至少一个放大器输入将输入信号耦合到所述放大器中；偏置输入，其被配置为将偏置信号耦合到所述振荡器；和信号输出，其配置将来自所述放大器输出的输出信号输送出低温集成电路或集成模块。根据一个实施例，低温集成电路或集成模块包括定向耦合器或功率组合器，其具有第一耦合器输入、第二耦合器输入和耦合器输出，其中第一耦合器输入耦合到信号输入，第二耦合器输入耦合到振荡器，并且耦合器输出耦合到至少一个放大器输入。这具有以下优点：放大器可以被供给有组合输入信号，该组合输入信号包括信息传送信号和振荡驱动信号，所有组合输入信号均具有在同一低温集成电路或集成模块上实现的分量。根据一种实施例，在所述至少一个放大器输入之中是放大器信号输入和放大器驱动输入。在这种情况下，所述信号输入可以通过所述放大器信号输入将所述输入信号耦合到所述放大器中，并且所述振荡器可以将所述振荡驱动信号耦合到所述放大器驱动输入。这具有以下优点：如果需要，放大器可以被供给有单独的信息携带信号和振荡驱动信号。根据一种实施例，低温集成电路或集成模块包括时钟参考输入，其被配置为将参考时钟信号耦合到所述振荡器中。这具有以下优点：可以利用外部参考时钟信号来控制振荡器，所述振荡器自身位于低温集成电路或集成模块内。根据一种实施例，低温集成电路或集成模块包括耦合在所述参考时钟输入和所述振荡器之间的倍频器。这具有以下优点：可以从外部源以更有利的、更低的频率引入外部参考时钟信号。根据一种实施例，低温集成电路或集成模块包括耦合在所述倍频器和所述振荡器之间的带通滤波器。这具有以下优点：较高频率处的参考时钟信号可以以准确的、严格限定的形式引入振荡器。根据一种实施例，所述放大器和所述振荡器被一体集成到共有基板上。这具有以下优点：可以获得非常高的集成度，使得可以在单个过程中制造相对完整的低温芯片。根据一种实施例，所述倍频器与所述放大器和所述振荡器一起被一体集成在所述共有基板上。这具有以下优点：可以获得非常高的集成度，使得可以在单个过程中制造相对完整的低温芯片。根据一种实施例，所述倍频器和所述带通滤波器与所述放大器和所述振荡器一起被一体集成在所述共有基板上。这具有以下优点：可以获得非常高的集成度，使得可以在单个过程中制造相对完整的低温芯片。根据一种实施例，所述放大器在第一芯片上，所述振荡器在第二芯片上，并且所述第一芯片和第二芯片通过例如线接合或倒装片接合的接合方法被集成在一起。这具有以下优点：可以从专用制造工序获得放大器和振荡器，该工序可以针对每个芯片的要求的特征单独进行优化。根据一种实施例，所述放大器在第一芯片上，所述振荡器在第二芯片上，并且所述第一芯片和第二芯片是在共有的功能性连接的模块中单独封装的器件，该模块构成了低温集成电路或集成模块。这具有以下优点：可以从专用制造工序获得放大器和振荡器，该工序可以针对每个芯片的要求的特征单独进行优化。根据一种实施例，所述放大器是第一放大器，使得所述至少一个放大器输入是至少一个第一放大器输入，并且所述放大器输出是第一放大器输出。同样，所述振荡器可以是第一振荡器，其被配置为产生第一振荡驱动信号并且通过所述至少一个第一放大器输入将所述第一振荡驱动信号耦合到所述第一放大器中。低温集成电路或集成模块可以包括第二放大器以及第二振荡器，该第二放大器是行波参数放大器或约瑟夫逊参数放大器，并且包括至少一个第二放大器输入和第二放大器输出，该第二振荡器被配置为产生第二振荡驱动信号并且通过所述至少一个第二放大器输入将所述第二振荡驱动信号耦合到所述第二放大器。第一放大器输出被耦合到所述至少一个第二放大器输入，并且所述第二放大器输出被耦合到所述信号输出。这具有以下优点：可以在级联放大器的链中获得更广泛的频率转换，所有频率转换都在同一低温集成电路或集成模块内。根据一种实施例，所述放大器是第一放大器，使得所述至少一个放大器输入是至少一个第一放大器输入，并且所述放大器输出是第一放大器输出。所述信号输入可以是第一信号输入，并且被配置为通过所述至少一个第一放大器输入将输入信号耦合到所述第一放大器中。低温集成电路或集成模块可以包括第二放大器，该第二放大器是行波参数放大器或约瑟夫逊参数放大器，并且包括至少一个第二放大器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.低温集成电路或集成模块，其特征在于，其包括：/n放大器，其是行波参数放大器或约瑟夫逊参数放大器，并且包括至少一个放大器输入和放大器输出；/n振荡器，其配置为产生振荡驱动信号并且通过所述至少一个放大器输入将所述振荡驱动信号耦合到所述放大器；/n信号输入，其配置为通过所述至少一个放大器输入将输入信号耦合到所述放大器；/n偏置输入，其配置为将偏置信号耦合到所述振荡器；和/n信号输出，其配置为将来自所述放大器输出的输出信号输送出低温集成电路或集成模块。/n

【技术特征摘要】
20200324 EP 20165267.41.低温集成电路或集成模块，其特征在于，其包括：
放大器，其是行波参数放大器或约瑟夫逊参数放大器，并且包括至少一个放大器输入和放大器输出；
振荡器，其配置为产生振荡驱动信号并且通过所述至少一个放大器输入将所述振荡驱动信号耦合到所述放大器；
信号输入，其配置为通过所述至少一个放大器输入将输入信号耦合到所述放大器；
偏置输入，其配置为将偏置信号耦合到所述振荡器；和
信号输出，其配置为将来自所述放大器输出的输出信号输送出低温集成电路或集成模块。


2.根据权利要求1所述的低温集成电路或集成模块，其包括定向耦合器或功率组合器，该定向耦合器或功率组合器具有第一耦合器输入、第二耦合器输入和耦合器输出，其特征在于，第一耦合器输入耦合到信号输入，第二耦合器输入耦合到振荡器，并且耦合器输出耦合到至少一个放大器输入。


3.根据权利要求1所述的低温集成电路或集成模块，其特征在于：
在所述至少一个放大器输入中是放大器信号输入和放大器驱动输入；
所述信号输入配置为通过所述放大器信号输入将所述输入信号耦合到所述放大器；并且
所述振荡器配置为将所述振荡驱动信号耦合到所述放大器驱动输入。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的低温集成电路或集成模块，其特征在于，其包括时钟参考输入，时钟参考输入配置为将参考时钟信号耦合到所述振荡器。


5.根据权利要求4所述的低温集成电路或集成模块，其特征在于，其包括耦合在所述时钟参考输入和所述振荡器之间的倍频器。


6.根据权利要求5所述的低温集成电路或集成模块，其特征在于，其包括耦合在所述倍频器和所述振荡器之间的带通滤波器。


7.根据权利要求5所述的低温集成电路或集成模块，其特征在于，所述放大器和所述振荡器一体集成在共有基板上。


8.根据权利要求6所述的低温集成电路或集成模块，其特征在于，所述放大器和所述振荡器一体集成在共有基板上。


9.根据权利要求7所述的低温集成电路或集成模块，其特征在于，所述倍频器与所述放大器和所述振荡器一起一体集成在所述共有基板上。


10.根据权利要求8所述的低温集成电路或集成模块，其特征在于，所述倍频器和所述带通滤波器与所述放大器和所述振荡器一起一体集成在所述共有基板上。


11.根据权利要求1到3中任一项所述的低温集成电路或集成模块，其特征在于：
所述放大器在第一芯片上；
所述振荡器在第二芯片上；并且
所述第一芯片和第二芯片通过接合方法集成在一起。


12.根据权利要求11所述的低温集成电路或集成模块，其特征在于，所述第一芯片和第二芯片通过线接合或倒装片接合集成在一起。


13.根据权利要求1到3中任一项所述的低温集成电路或集成模块，其特征在于：
所述放大器在第一芯片上；
所述振荡器在第二芯片上；并且
所述第一芯片和第二芯片是在共有的功能性连接的模块中单独封装的器件，该模块构成了低温集成电路或集成模块。


14.根据权利要求1到3中任一项所述的低温集成电路或集成模块，其特征在于：
所述放大器是第一放大器，使得所述至少一个放大器输入是至少一个第一放大器输入，并且所述放大器输出是第一放大器输出；
所述振荡器是第一振荡器，其配置为产生第一振荡驱动信号并且通过所述至少一个第一放大器输入将所述第一振荡驱动信号耦合到所述第一放大器；
低温集成电路或集成模块包括第二放大器，该第二放大器是行波参数放大器或约瑟夫逊参数放大器，并且包括至少一个第二放大器输入和第二放大器输出；
低温集成电路或集成模块包括第二振荡器，其配置为产生第二振荡驱动信号并且通过所述至少一个第二放大器输入将所述第二振荡驱动信号耦合到所述第二放大器；
第一放大器输出耦合到所述至少一个第二放大器输入；并且
所述第二放大器输出耦合到所述信号输出。


15.根据权利要求1到3中任一项所述的低温集成电路或集成模块，其特征在于：
所述放大器是第一放大器，使得所述至少一个放大器输入是至少一个第一放大器输入，并且所述放大器输出是第一放大器输出；
所述信号输入是第一信号输入，并且配置为通过所述至少一个第一放大器输入将输...

【专利技术属性】
技术研发人员：于哈·哈塞尔，帕西·拉合提恩麦吉，
申请(专利权)人：IQM芬兰有限公司，
类型：新型
国别省市：芬兰;FI