[发明专利]参数放大器

说明书

本公开内容涉及可在存在磁场时使用的参数放大器。具体而言，本公开内容涉及一种集成信号放大器，包含：量子点；第一导电电极，设置成防止对量子点的电子穿隧；以及第二导电电极，设置成准许对量子点的这种电子穿隧。在震荡信号被跨第一电极与第二电极施加时，跨第一电极与第二电极的等效电容在震荡信号的频率下震荡。

技术领域

本发明涉及适合用于集成电路中的参数放大器。具体而言，本发明涉及可在存在磁场时使用的低温参数放大器。

背景技术

参数放大(Parametric amplification)为广泛使用在微波工程与光学器件中的技术。参数放大仰赖非线性电抗组件(对于微波的电容器或电感器，光学器件中的非线性折射)以混合两个AC信号。可从一个模式(“泵浦(pump)”)传输功率至另一个模式(“信号”)，使得信号放大。此类型的放大的优点，为在纯电抗组件中没有散逸，这表示所加入的噪声为最小的。

参数放大器例如使用已显示为在微波区域中的噪声性能非常低的逆偏压半导体二极管。然而，即使在此类型的放大器中，半导体扩展电阻中产生的热噪声无法被避免。

一些应用(诸如读取量子处理器中量子位产生的信号)需要在量子处理器操作条件中提供低噪声性能，并兼容于量子处理器架构的参数放大器。

例如，基于约瑟夫森接面(Josephson junction)装置的参数放大，被使用在基于约瑟夫森接面超导量子位的量子计算架构中。约瑟夫森接面的行为类似高度非线性的电感器。基于约瑟夫森接面的参数放大器，对于磁场极度敏感，且因此不适用于需要磁场的应用。

发明内容

本发明的具体实施例涉及信号放大器、用于放大信号的方法以及用于放大来自量子位的读出信号的设备。使用量子点与两个或更多个导电电极来实现放大器。放大器的具体实施例适合用于整合在量子计算电路中，此量子计算电路在磁场存在下操作。

根据第一方面，本发明提供一种信号放大器，包含：

量子点；

第一导电电极，第一导电电极被设置为使得对量子点的电子穿隧被防止；以及

第二导电电极，第二导电电极被设置为使得对量子点的这种电子穿隧被准许；

其中，在震荡信号被施加跨于第一与第二电极上时，跨于第一与第二电极上的等效电容在震荡信号的频率下震荡。

在一些具体实施例中，量子点被嵌入半导体材料中。

在一些具体实施例中，量子点经配置以使得量子点与第一电极之间的电容，大于量子点与第二电极之间的电容。量子点可经配置以使得量子点与第一电极之间的电容与量子点与第二电极之间的电容之间存在高的比率。例如，量子点可被塑形为允许优化电容比。例如，对第一电极暴露的量子点部分，可大于对第二电极暴露的量子点部分。

第一电极或第二电极可被设置在半导体的表面上，且量子点可被嵌入半导体内并与半导体与电极之间的接口相隔一距离。

或者，电极两者与量子点可被嵌入半导体格中。然而，电极与点可被设置在格的不同平面上。

在一些具体实施例中，第一电极被设置在半导体的表面上，或被嵌入半导体内于第一平面处，且量子点与第二电极被嵌入半导体于第二平面处。

在具体实施例中，第一电极经配置以至少部分围绕量子点，以最大化量子点与第一电极之间的电容。第一电极的至少一部分可经配置为围绕量子点的半圆或半球。

在一些具体实施例中，量子点经配置以使得电容比在2与20之间，或较佳地在6与15之间。

在具体实施例中，量子点与第二电极经配置以使得第二电极与量子点之间的电子穿隧时间短于震荡信号的周期。