一種超導(dǎo)微波納米諧振腔制造技術(shù)

本申請公開一種超導(dǎo)微波納米諧振腔，包括介質(zhì)基片、位于介質(zhì)基片同一表面的兩個共面波導(dǎo)地平面、共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線和納米腔；共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線位于兩個共面波導(dǎo)地平面之間；納米腔位于共面波導(dǎo)地平面區(qū)域內(nèi)，且位于介質(zhì)基片表面上；其中，納米腔的線寬為百納米級別，且納米腔背離共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線的邊上設(shè)置有開口。所述開口能夠減小納米腔和共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線組成的電路的電容，從而削弱電容耦合；納米腔的線寬減小，增強(qiáng)了動態(tài)電感，引起更高的特征阻抗，從而增強(qiáng)了超導(dǎo)微波納米諧振腔與量子系統(tǒng)之間的耦合能力。

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.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種超導(dǎo)微波納米諧振腔
本專利技術(shù)涉及微波電路
，尤其涉及一種超導(dǎo)微波納米諧振腔。
技術(shù)介紹
相比于光學(xué)體系，電路量子電動力學(xué)體系可以完全在一塊毫米級的電路芯片上實(shí)現(xiàn)，使用一維共面波導(dǎo)諧振腔結(jié)構(gòu)將電場壓縮在共面波導(dǎo)的電磁場最強(qiáng)處(即波腹處)，在局部實(shí)現(xiàn)更大的電場強(qiáng)度，放置于電場最強(qiáng)處的量子比特與諧振腔通過電容耦合的方式，能夠輕松實(shí)現(xiàn)強(qiáng)耦合。現(xiàn)在通用的用于操縱和讀取超導(dǎo)量子比特的方式是：直接將量子比特耦合到一條線寬在微米級的超導(dǎo)微波納米諧振腔上，一個超導(dǎo)微波納米諧振腔完成與量子比特的耦合等所有操作。但現(xiàn)有技術(shù)中，超導(dǎo)微波納米諧振腔與量子比特的耦合較弱，因此，亟需一種能夠與量子比特實(shí)現(xiàn)良好耦合的超導(dǎo)微波納米諧振腔。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)提供一種超導(dǎo)微波納米諧振腔，以解決現(xiàn)有技術(shù)中超導(dǎo)微波納米諧振腔與量子比特的耦合較弱的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：一種超導(dǎo)微波納米諧振腔，包括：介質(zhì)基片、兩個共面波導(dǎo)地平面、共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線和納米腔；兩個所述共面波導(dǎo)地平面、所述共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線和所述納米腔位于所述介質(zhì)基片同一表面；所述共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線位于兩個所述共面波導(dǎo)地平面之間；所述納米腔位于所述共面波導(dǎo)地平面區(qū)域內(nèi)，且位于所述介質(zhì)基片表面上；其中，所述納米腔的線寬為百納米級別，且所述納米腔背離所述共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線的邊上設(shè)置有開口。優(yōu)選地，所述納米腔的線寬小于或等于500納米。優(yōu)選地，所述納米腔的線寬為100納米。優(yōu)選地，所述開口在沿其所在的所述納米腔的邊長方向上的尺寸大于5微米。優(yōu)選地，所述開口在沿其所在的所述納米腔的邊長方向上的尺寸為其所在的所述納米腔的邊長。優(yōu)選地，所述納米腔朝向所述共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線的邊上還包括相互串接的多個超導(dǎo)量子干涉裝置。優(yōu)選地，所述納米腔與所述共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線之間的距離大于或等于6微米。優(yōu)選地，所述納米腔與所述共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線之間的距離為20微米。優(yōu)選地，所述介質(zhì)基片為硅基片或藍(lán)寶石基片。優(yōu)選地，所述共面波導(dǎo)地平面、共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線和納米腔的金屬部分的材質(zhì)為鈮材質(zhì)或氮化鈮材質(zhì)。經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，本專利技術(shù)提供的超導(dǎo)微波納米諧振腔，包括介質(zhì)基片、兩個共面波導(dǎo)地平面、共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線和納米腔；兩個所述共面波導(dǎo)地平面、所述共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線和所述納米腔位于所述介質(zhì)基片同一表面；所述共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線位于兩個所述共面波導(dǎo)地平面之間；所述納米腔位于所述共面波導(dǎo)地平面區(qū)域內(nèi)，且位于所述介質(zhì)基片表面上；其中，所述納米腔的線寬為百納米級別，且所述納米腔背離所述共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線的邊上設(shè)置有開口。本專利技術(shù)中通過在納米腔背離所述共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線的邊上設(shè)置開口，減小納米腔和共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線組成的電路的電容，從而削弱電容耦合；同時通過減小納米腔的線寬，從微米級別減小至百納米級別，納米級的線寬能夠極大的增大所述電路的動態(tài)電感，使得其與一般考慮的磁自感在一個量級，甚至更高量級。增強(qiáng)動態(tài)電感，引起更高的特征阻抗，從而增強(qiáng)零點(diǎn)電壓波動，進(jìn)而增強(qiáng)超導(dǎo)微波納米諧振腔與量子系統(tǒng)之間的耦合能力，尤其是與不容易達(dá)到強(qiáng)耦合的體系(例如量子點(diǎn)體系)的耦合能力，進(jìn)而改善了超導(dǎo)微波納米諧振腔與量子比特的耦合。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術(shù)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種超導(dǎo)微波納米諧振腔的立體圖結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示超導(dǎo)微波納米諧振腔的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的另一種超導(dǎo)微波納米諧振腔的立體圖結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3所示超導(dǎo)微波納米諧振腔的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本專利技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本專利技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本專利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。正如
技術(shù)介紹
部分所述，超導(dǎo)微波納米諧振腔與量子比特的耦合較弱，專利技術(shù)人發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)上述技術(shù)問題的原因是，現(xiàn)有技術(shù)中超導(dǎo)微波納米諧振腔與量子比特之間的耦合均為電容耦合，并未考慮電感耦合，而且電感耦合較弱，使得現(xiàn)有技術(shù)中技術(shù)人員很少考慮使用電感耦合。專利技術(shù)人通過研究發(fā)現(xiàn)，若將超導(dǎo)微波納米諧振腔與量子比特組成的電路中的電容減小，突出電感耦合，并采用高精度工藝制作窄線寬的納米腔，從而能夠在不影響電容耦合效果的基礎(chǔ)上，增加電感耦合，進(jìn)而增強(qiáng)超導(dǎo)微波納米諧振腔與量子比特的耦合。基于此，本專利技術(shù)提供一種超導(dǎo)微波納米諧振腔，包括：介質(zhì)基片、兩個共面波導(dǎo)地平面、共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線和納米腔；兩個所述共面波導(dǎo)地平面、所述共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線和所述納米腔位于所述介質(zhì)基片同一表面；所述共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線位于兩個所述共面波導(dǎo)地平面之間；所述納米腔位于所述共面波導(dǎo)地平面區(qū)域內(nèi)，且位于所述介質(zhì)基片表面上；其中，所述納米腔的線寬為百納米級別，且所述納米腔背離所述共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線的邊上設(shè)置有開口。本專利技術(shù)中通過在納米腔背離所述共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線的邊上設(shè)置開口，減小納米腔和共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線組成的電路的電容，從而削弱電容耦合；同時通過減小納米腔的線寬，從微米級別減小至百納米級別，納米級的線寬能夠極大的增大所述電路的動態(tài)電感，使得其與一般考慮的磁自感在一個量級，甚至更高量級。增強(qiáng)動態(tài)電感，引起更高的特征阻抗，從而增強(qiáng)零點(diǎn)電壓波動，進(jìn)而增強(qiáng)超導(dǎo)微波納米諧振腔與量子系統(tǒng)之間的耦合能力，尤其是與不容易達(dá)到強(qiáng)耦合的體系(例如量子點(diǎn)體系)的耦合能力，進(jìn)而改善了超導(dǎo)微波納米諧振腔與量子比特的耦合。另外，由于現(xiàn)有技術(shù)中在超導(dǎo)微波納米諧振腔上加的調(diào)制、操縱等各種脈沖容易串?dāng)_，容易在耦合中引入噪聲，本專利技術(shù)提供的超導(dǎo)微波納米諧振腔，在使用過程中，量子比特先與納米腔耦合，納米腔再和操縱、測量的共面波導(dǎo)傳輸線耦合，當(dāng)探測頻率不是納米腔的諧振頻率時，納米腔等效于不存在，把量子比特與外電路(共面波導(dǎo)傳輸線、外部測量電路)隔開，因此，所述超導(dǎo)微波納米諧振腔不僅能夠與量子比特之間實(shí)現(xiàn)信息交換，還能夠作為有效的隔離器，將量子比特與操縱測量的諧振腔隔開，使得量子比特處于相對弱噪聲的環(huán)境中。下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明一下本專利技術(shù)提供的超導(dǎo)微波納米諧振腔。請參見圖1和圖2，圖1為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的超導(dǎo)微波納米諧振腔的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的超導(dǎo)微波納米諧振腔的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。所述超導(dǎo)微波納米諧振腔包括：介質(zhì)基片1、兩個共面波導(dǎo)地平面3、共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線2和納米腔4；兩個共面波導(dǎo)地平面3、共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線2和納米腔4位于介質(zhì)基片1同一表面；共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線2位于兩個共面波導(dǎo)地平面3之間；納米腔4位于共面波導(dǎo)地平面3區(qū)域內(nèi)，且位于介質(zhì)基片1表面上；其中，納米腔4的線寬為百納米級別，且納米腔4背離共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線2的邊上設(shè)置有開口6。本實(shí)施例中信號的輸入與輸出都是本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種超導(dǎo)微波納米諧振腔，其特征在于，包括：介質(zhì)基片、兩個共面波導(dǎo)地平面、共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線和納米腔；兩個所述共面波導(dǎo)地平面、所述共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線和所述納米腔位于所述介質(zhì)基片同一表面；所述共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線位于兩個所述共面波導(dǎo)地平面之間；所述納米腔位于所述共面波導(dǎo)地平面區(qū)域內(nèi)，且位于所述介質(zhì)基片表面上；其中，所述納米腔的線寬為百納米級別，且所述納米腔背離所述共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線的邊上設(shè)置有開口。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種超導(dǎo)微波納米諧振腔，其特征在于，包括：介質(zhì)基片、兩個共面波導(dǎo)地平面、共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線和納米腔；兩個所述共面波導(dǎo)地平面、所述共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線和所述納米腔位于所述介質(zhì)基片同一表面；所述共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線位于兩個所述共面波導(dǎo)地平面之間；所述納米腔位于所述共面波導(dǎo)地平面區(qū)域內(nèi)，且位于所述介質(zhì)基片表面上；其中，所述納米腔的線寬為百納米級別，且所述納米腔背離所述共面波導(dǎo)傳輸線中央導(dǎo)帶線的邊上設(shè)置有開口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)微波納米諧振腔，其特征在于，所述納米腔的線寬小于或等于500納米。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超導(dǎo)微波納米諧振腔，其特征在于，所述納米腔的線寬為100納米。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超導(dǎo)微波納米諧振腔，其特征在于，所述開口在沿其所在的所述納米腔的邊長方向上的尺寸大于5微米。5.根據(jù)權(quán)利要求...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郭國平，楊鑫鑫，賈志龍，孔偉成，段鵬，薛光明，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：安徽,34