[发明专利]一种具有非互易性的片上非反射型量子放大器

说明书

本申请公开了一种具有非互易性的片上非反射型量子放大器，本申请实施例提供的片上量子放大器为具有隔离功能和放大功能的两端口片上器件，体积小、耗散低，具有非互易性。本申请实施例提供的片上量子放大器实现了将输入信号和输出信号隔离开来，防止了信号反射对量子芯片造成干扰。本申请实施例提供的片上量子放大器能与超导电路集成，在规模化超导量子计算机的量子比特的高保真度测量中具有重要作用，非常有利于超导量子计算机的规模化发展。

技术领域

本申请涉及但不限于量子计算技术领域，尤指一种具有非互易性的片上非反射型量子放大器。

背景技术

在超导量子测试系统中，量子信息的传输不仅需要放大，还需要隔离外界信号的反作用。相关技术中，一方面，隔离器、环行器和量子放大器均为独立器件，体积大、热损耗严重，不利于超导量子计算机的规模化发展；另一方面，量子放大器增益带宽积(GBP，Gain-Bandwith Product)较小，也就是说，对于同一量子放大器，GBP是确定的，如果需要得到较大的增益，那么其只能在更窄的带宽范围内工作，如果想要在更宽的带宽范围内工作，增益就会降低，否则会造成放大后的输入信号的失真。其中，GBP是带宽和带宽的增益的乘积，用于简单衡量放大器的性能的一个参数。

发明内容

本申请提供一种具有非互易性的片上非反射型量子放大器，具有隔离功能和放大功能，体积小、热损耗低，有利于超导量子计算机的规模化发展。

本发明实施例提供了一种具有非互易性的片上非反射型量子放大器，包括：集成在一颗芯片上的一个以上环行器、一个以上量子放大器；其中，

环行器为多端口的片上超导环行器，其中，一个输入端口，用于输入量子信息或者与相邻环行器的输出端口连接；一个输出端口，用于与相邻环行器的输入端口连接或者输出放大后的量子信息；剩余端口包括至少两个，用于连接负载；

其中，负载包括非反射型量子放大器或预设阻值的电阻，且至少一个负载为非反射型量子放大器。

在一种示例性实例中，所述剩余端口包括两个端口；

所述剩余端口中的一个端口和所述剩余端口中的另一个端口之间连接一个以上级联的非反射型量子放大器，用于对来自所述环行器的信号进行逐级放大后送回所述环行器。

在一种示例性实例中，所述剩余端口包括两个端口；

剩余端口中的一个端口连接一反射型量子放大器，剩余端口中的另一个端口连接一反射型量子放大器。

在一种示例性实例中，所述剩余端口包括至少三个奇数个端口；其中，

所述剩余端口包括的一对以上剩余端口中，每对剩余端口中的一个端口和该对剩余端口中的另一个端口之间连接一个以上级联的非反射型量子放大器，用于对来自所述环行器的信号进行逐级放大后送回所述环行器；其余的剩余端口连接所述电阻。

在一种示例性实例中，所述剩余端口包括至少三个奇数个端口；其中，

所述剩余端口包括的一对以上剩余端口中，一部分成对的剩余端口，每对剩余端口中的一个端口和该对剩余端口中的另一个端口之间连接一个以上级联的非反射型量子放大器，用于对来自所述环行器的信号进行逐级放大后送回所述环行器；另一部分成对的剩余端口，每对剩余端口中的一个端口连接一反射型量子放大器，另一个端口连接一反射型量子放大器；其余的剩余端口连接所述电阻。

在一种示例性实例中，所述输出端口还连接一个以上级联的非反射型量子放大器，用于将所述输出端口输出的信号逐级放大后输出。

在一种示例性实例中，所述环行器包括N_C个四端口的片上超导环行器，所述非反射型量子放大器包括二的倍数个以上非反射型量子放大器，N_C≥2；其中，