[发明专利]一种基于非对称环形腔的量子环形器

说明书

本发明公开了一种基于非对称环形腔的量子环形器，包括两条共面波导传输线、一条半波长共面波导透射腔、两个SQUID环以及一条用于施加垂直磁场的直流偏置线；SQUID环与半波长共面波导透射腔耦合，半波长共面波导透射腔再与两条共面波导传输线耦合，构成一个四端口装置。能够在极低温下工作的极弱磁的环形器，来取代必须实施磁屏蔽措施的传统环形器，以满足多量子比特芯片操控的需求。

技术领域

本发明涉及一种微波电路的量子环形器，尤其涉及一种基于非对称环形腔的量子环形器。

背景技术

在量子比特操控中，一般使用反射腔作为量子比特操控与读取的通道，在芯片外界看来，操控信号与反馈信号经过同一个端口。为了消除操控信号与反馈信号的干扰，需要使用微波环形器，将两路信号隔离开。

传统的环形器是利用磁场偏置铁氧体材料各向异性特性工作的，但是其中的磁场过强，会严重降低量子比特的相干时间，故只能对环形器做磁屏蔽处理。在对多量子比特芯片实施操控时，需要加多个环形器，使得整个量子芯片的测控系统十分臃肿，并且影响了进一步的集成化。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于非对称环形腔的量子环形器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的基于非对称环形腔的量子环形器，包括两条共面波导传输线、一条半波长共面波导透射腔、两个SQUID环以及一条用于施加垂直磁场的直流偏置线；

所述SQUID环与分别与所述半波长共面波导透射腔两端耦合，所述半波长共面波导透射腔再与所述两条共面波导传输线耦合，构成一个四端口装置。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的基于非对称环形腔的量子环形器，能够在极低温下工作的极弱磁的环形器，来取代必须实施磁屏蔽措施的传统环形器，以满足多量子比特芯片操控的需求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于非对称环形腔的量子环形器的俯视结构示意图；

图2为本发明实施例中的SQUID环部分的细节图(图1中虚线框的放大图)；

图3a为本发明实施例中的量子环形器的能级示意图；

图3b为本发明实施例中的量子环形器的能级绕行示意图。

图中：

介质基片1、量子环形器的地平面2、共面波导传输线3、半波长共面波导透射腔4、SQUID环5、直流偏置线6。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明的保护范围。

本发明的基于非对称环形腔的量子环形器，其较佳的具体实施方式是：

包括两条共面波导传输线、一条半波长共面波导透射腔、一个SQUID环以及一条用于施加垂直磁场的直流偏置线；

所述SQUID环与所述半波长共面波导透射腔耦合，所述半波长共面波导透射腔再与所述两条共面波导传输线耦合，构成一个四端口装置。

所述SQUID环放在所述半波长共面波导透射腔的端口处。

所述直流偏置线紧靠所述半波长共面波导传输线，所述半波长共面波导传输线与地平面之间的线宽比遵从50欧姆阻抗匹配原则，比如在硅基片上线宽比为10:6，蓝宝石上为10:5。

所述半波长共面波导透射腔形状为矩形、圆形或者多边形结构。