超导量子比特体激发的传递和局域化现象
发布时间：2023-02-28 19:51
随着摩尔定律的逐渐失效,经典计算机的发展逐渐到了瓶颈位置。由于量子力学叠加性的存在,理论上量子计算在某些特定算法上的计算速度会远远超过经典计算机,Google于2019年实现了量子优越性[1],进一步证明了量子计算在某些特定算法上的优越性。量子计算作为一种潜在的替代经典计算的方案已经越来越受到科学家的关注,其在密码学、云计算、生物制药、金融分析等多个领域都有广阔的应用前景。目前被认为可能实现量子计算的主要几个方案分别是超导量子计算、离子阱量子计算、光量子计算、量子点量子计算等。其中超导量子计算由于其具有的高精度控制、长退相干时间、耦合强度可调等优越性质[2-5],被认为极具潜力。量子计算研究内容主要有三个方向,分别是:量子退火、量子模拟和门量子计算。其中量子退火主要用于搜索离散空间的组合优化问题与局部最优值问题;量子模拟主要是模拟量子多体系统随时间的演化,研究量子多体系统演化的物理过程;门量子计算的目标是通过纠错实现任意量子算法,是量子计算的终极目标,也是最困难的一种。实现门量子计算的方法有很多,比如surface code[6]、量子随机行走[7]等,其中surface code被认...
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 简介
1.1 量子计算的基本概念
1.2 量子计算的发展
1.3 量子比特的布洛赫球表示与退相干
1.3.1 布洛赫球表示
1.3.2 能量弛豫
1.3.3 纯退相位
1.3.4 横向弛豫
1.4 双比特量子门过程层析
1.4.1 密度矩阵
1.4.2 超导量子比特量子状态层析
1.4.3 量子过程层析
1.5 量子计算的可能实现方案
1.5.1 超导量子计算
1.5.2 其它量子计算
1.6 总结和文章结构
第二章 超导量子比特的原理与设计
2.1 约瑟夫森结及常用结构
2.1.1 约瑟夫森结原理
2.1.2 dc-squid
2.1.3 rf-squid
2.2 LC电路量子化
2.3 常见超导量子比特设计
2.3.1 电荷量子比特
2.3.2 Transmon比特和Xmon比特
2.3.3 flux比特
2.4 Transmon/Xmon比特的驱动、耦合和读取
2.4.1 Transmon/Xmon比特的驱动
2.4.2 Transmon/Xmon比特的耦合
2.4.3 Transmon/Xmon比特的读取
2.5 固定耦合强度Transmon/Xmon比特的残余zz耦合
第三章 微纳加工技术制备样品
3.1 衬底处理及铝膜沉积
3.2 微米结构制备
3.3 金对齐标记制备
3.4 约瑟夫森结制备
3.5 空气桥制备
3.6 绑定样品
3.7 24比特超导量子芯片
第四章 超导量子比特测量系统及基本性能测量
4.1 样品接线配置与测量系统
4.1.1 稀释制冷机
4.1.2 样品接线配置
4.1.3 常用微波器件及作用
4.2 样品基本性能测试与优化读取
4.2.1 读取腔基本信号及功率测试
4.2.2 比特zdc以及zpulse线测试
4.2.3 比特频率和zdc以及zpulse的关系
4.2.4 拉比振荡及Ramsey测试
4.2.5 比特能量弛豫时间T1和zpulse的关系测试
4.2.6 测试非简谐并选择比特工作点
4.2.7 单比特门Drag优化
4.2.8 单比特randomized benchmarking
4.2.9 zpulse控制线串扰
4.2.10 通道时序校准
4.2.11 修正Zpulse拖尾
4.2.12 测试比特间耦合强度
4.2.13 寻找JPA工作点与优化读取
第五章 可调耦合超导量子比特
5.1 电感可调耦合样品原理
5.1.1 gmon电感可调耦合样品
5.1.2 新类型电感可调耦合样品
5.2 新类型电感可调耦合样品设计
5.3 新类型电感可调耦合样品测试结果
5.3.1 确认新类型电感可调耦合coupler是否正常工作
5.3.2 比特频率和coupler偏置的关系
5.3.3 耦合强度和coupler偏置的关系
5.3.4 修正coupler偏置对比特频率的影响
5.3.5 比特纵向弛豫时间T1、Ramsey衰减时间T2
*和耦合强度的关系
5.4 可调耦合样品双比特门
5.4.1 Cross-entropy benchmarking(XEB)理论
5.4.2 XEB错误率计算
5.4.3 耦合器双比特门的物理实现
5.4.4 耦合器双比特门保真度测试
5.4.5 可调耦合双比特门总结
第六章 超导量子比特体激发的传递和局域化现象测量
6.1 Bose-Hubbard梯子模型
6.2 超导量子比特体激发的传递和局域化实验
6.2.1 寻找比特对齐工作点及性能测试
6.2.2 边缘元胞单比特激发
6.2.3 中心元胞单比特激发及边缘两元胞单比特激发
6.2.4 边缘元胞双比特激发
6.2.5 中心元胞双比特激发
6.2.6 双比特激发理论再分析
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果
本文编号：3751734
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 简介
1.1 量子计算的基本概念
1.2 量子计算的发展
1.3 量子比特的布洛赫球表示与退相干
1.3.1 布洛赫球表示
1.3.2 能量弛豫
1.3.3 纯退相位
1.3.4 横向弛豫
1.4 双比特量子门过程层析
1.4.1 密度矩阵
1.4.2 超导量子比特量子状态层析
1.4.3 量子过程层析
1.5 量子计算的可能实现方案
1.5.1 超导量子计算
1.5.2 其它量子计算
1.6 总结和文章结构
第二章 超导量子比特的原理与设计
2.1 约瑟夫森结及常用结构
2.1.1 约瑟夫森结原理
2.1.2 dc-squid
2.1.3 rf-squid
2.2 LC电路量子化
2.3 常见超导量子比特设计
2.3.1 电荷量子比特
2.3.2 Transmon比特和Xmon比特
2.3.3 flux比特
2.4 Transmon/Xmon比特的驱动、耦合和读取
2.4.1 Transmon/Xmon比特的驱动
2.4.2 Transmon/Xmon比特的耦合
2.4.3 Transmon/Xmon比特的读取
2.5 固定耦合强度Transmon/Xmon比特的残余zz耦合
第三章 微纳加工技术制备样品
3.1 衬底处理及铝膜沉积
3.2 微米结构制备
3.3 金对齐标记制备
3.4 约瑟夫森结制备
3.5 空气桥制备
3.6 绑定样品
3.7 24比特超导量子芯片
第四章 超导量子比特测量系统及基本性能测量
4.1 样品接线配置与测量系统
4.1.1 稀释制冷机
4.1.2 样品接线配置
4.1.3 常用微波器件及作用
4.2 样品基本性能测试与优化读取
4.2.1 读取腔基本信号及功率测试
4.2.2 比特zdc以及zpulse线测试
4.2.3 比特频率和zdc以及zpulse的关系
4.2.4 拉比振荡及Ramsey测试
4.2.5 比特能量弛豫时间T1和zpulse的关系测试
4.2.6 测试非简谐并选择比特工作点
4.2.7 单比特门Drag优化
4.2.8 单比特randomized benchmarking
4.2.9 zpulse控制线串扰
4.2.10 通道时序校准
4.2.11 修正Zpulse拖尾
4.2.12 测试比特间耦合强度
4.2.13 寻找JPA工作点与优化读取
第五章 可调耦合超导量子比特
5.1 电感可调耦合样品原理
5.1.1 gmon电感可调耦合样品
5.1.2 新类型电感可调耦合样品
5.2 新类型电感可调耦合样品设计
5.3 新类型电感可调耦合样品测试结果
5.3.1 确认新类型电感可调耦合coupler是否正常工作
5.3.2 比特频率和coupler偏置的关系
5.3.3 耦合强度和coupler偏置的关系
5.3.4 修正coupler偏置对比特频率的影响
5.3.5 比特纵向弛豫时间T1、Ramsey衰减时间T2
*和耦合强度的关系
5.4 可调耦合样品双比特门
5.4.1 Cross-entropy benchmarking(XEB)理论
5.4.2 XEB错误率计算
5.4.3 耦合器双比特门的物理实现
5.4.4 耦合器双比特门保真度测试
5.4.5 可调耦合双比特门总结
第六章 超导量子比特体激发的传递和局域化现象测量
6.1 Bose-Hubbard梯子模型
6.2 超导量子比特体激发的传递和局域化实验
6.2.1 寻找比特对齐工作点及性能测试
6.2.2 边缘元胞单比特激发
6.2.3 中心元胞单比特激发及边缘两元胞单比特激发
6.2.4 边缘元胞双比特激发
6.2.5 中心元胞双比特激发
6.2.6 双比特激发理论再分析
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果
本文编号：3751734
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/jckxbs/3751734.html