量子計(jì)算是基于量子力學(xué)原理的全新計(jì)算方式,在處理大數(shù)質(zhì)因子分解、大數(shù)據(jù)搜索和量子模擬等問題方面對(duì)比經(jīng)典計(jì)算有無法比擬的優(yōu)勢(shì)。量子計(jì)算機(jī)中處理和儲(chǔ)存信息的最小單元是量子比特。可作為量子比特的物理系統(tǒng)有很多,基于超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)的超導(dǎo)量子電路具有容易擴(kuò)展、能快速讀取和精確操控等優(yōu)勢(shì),成為構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)的有力候選者。本論文首先介紹了量子比特的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí),隨后詳細(xì)介紹了超導(dǎo)量子電路的實(shí)驗(yàn)低溫平臺(tái)和測(cè)量系統(tǒng),以及超導(dǎo)量子比特的色散讀取和基本操控模式,最后介紹了我們基于自己的硬件平臺(tái)完成的超導(dǎo)量子電路中的非絕熱幾何相位實(shí)驗(yàn)。我們根據(jù)電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)數(shù)值求解了超導(dǎo)比特的能級(jí)分布,考慮到超導(dǎo)比特能量量子化的條件及降噪需要,樣品必須處于稀釋制冷機(jī)內(nèi)部以維持超低溫環(huán)境,我們通過與制冷機(jī)內(nèi)部相連的微波信號(hào)線纜實(shí)現(xiàn)對(duì)超導(dǎo)電路中量子比特和諧振腔的讀取和操控。測(cè)量系統(tǒng)需要用到濾波器、衰減器、放大器、偏置器等控制優(yōu)化信號(hào)的微波器件,為了提高量子電路的相干性、降低由紅外輻射產(chǎn)生的準(zhǔn)粒子影響,我們自己設(shè)計(jì)并標(biāo)定了紅外濾波器�；�于改進(jìn)的測(cè)量系統(tǒng),我們?cè)谥C振腔和量子比特色散耦合電路中,利用在外加驅(qū)動(dòng)觀測(cè)到了諧振腔在相空間周期...

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟硬件廠商，如英特爾、微軟、IBM，從現(xiàn)有的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)架構(gòu)向量子計(jì)算機(jī)延伸，基于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)幾十乃至上百年的歷史優(yōu)越性，他們的優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)超其他研究團(tuán)隊(duì)�；ヂ�(lián)網(wǎng)科技巨頭如谷歌與加州大學(xué)合作布局超導(dǎo)量子計(jì)算。2015年谷歌與其他單位合作實(shí)現(xiàn)9量子比特；2016年他們發(fā)布9位超導(dǎo)量....

微納加工工藝在芯片上設(shè)計(jì)的超導(dǎo)量子電路，超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)是其最基本最核心的??構(gòu)成元素。它的結(jié)構(gòu)很簡單類似三明治結(jié)構(gòu)，兩個(gè)超導(dǎo)層中間夾一層很薄的絕緣層，??中間的絕緣層厚度一般在幾十埃以內(nèi)［１（），１１］，如圖１．２所示。左邊是掃描電鏡觀察的??圖象，右圖說明超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)中間絕緣....

．?Ｖ々ｉ；Ｋ…，??圖１．１：量子比特在Ｂｌｏｃｈ球面上的表示。球面上的任意一點(diǎn)都是量子比特可能的狀態(tài)，??ｅ為量子比特矢量為Ｚ軸正方向的夾角，中為矢量在ｘｙ平面的投影與Ｘ軸正方向的夾角。??和經(jīng)典計(jì)算機(jī)里的比特相比，量子比特可以處于球面上的任意一點(diǎn)，經(jīng)典比??特只能處在其中的....

?第１章超導(dǎo)量子比特介紹??＿靈＿鋼??圖１．２：超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)在掃描電鏡下的圖象（左），約瑟夫森結(jié)的絕緣氧化層的厚度??為２?ｎｍ?（右）。圖片來自參考文獻(xiàn)［１０］。??理想的超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)滿足兩個(gè)方程：??ｖｃＳ（１．２）??ｌ（ｔ）?＝?ＩｃｓｉｎＳ（ｔ）?（１．３）??其....

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