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面向超导量子器件的封装集成技术 被引量:1
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作者 俞杰勋 王谦 +5 位作者 郑瑶 宋昌明 方君鹏 吴海华 李铁夫 蔡坚 《电子与封装》 2023年第3期77-87,共11页
超导量子比特因其半导体工艺兼容性强,可扩展潜力大,易于操控、读出与耦合,是现阶段最有希望实现可扩展通用量子计算机的技术路线之一。然而,通用量子计算的实现需要百万量级的超导量子比特作为硬件基础,因此相应的封装架构需要在可扩... 超导量子比特因其半导体工艺兼容性强,可扩展潜力大,易于操控、读出与耦合,是现阶段最有希望实现可扩展通用量子计算机的技术路线之一。然而,通用量子计算的实现需要百万量级的超导量子比特作为硬件基础,因此相应的封装架构需要在可扩展特性、超导材料体系、低损耗电互连、量子比特兼容性、电磁环境优化等方面进行新的探索。分析了传统引线键合在大规模集成过程中遇到的主要技术瓶颈;介绍了面向超导量子器件开发的一系列特殊互连架构,对其优势和局限性进行了探讨;详细讨论了集成电路领域先进封装技术在超导量子器件中的兼容性问题,主要涵盖倒装键合、硅通孔及系统集成方案3个方面,并对上述封装技术的发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 超导量子计算 先进封装 倒装键合 硅通孔 系统集成
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Hybrid superconducting photonic-phononic chip for quantum information processing
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作者 Xin-Biao Xu Wei-Ting Wang +1 位作者 Lu-Yan Sun Chang-Ling Zou 《Chip》 2022年第3期1-7,共7页
The integration of qubits with long coherence times and functional quantum devices on a single chip,and thus the realization of an allsolidstate quantum computing chip,is an important goal in current experimental rese... The integration of qubits with long coherence times and functional quantum devices on a single chip,and thus the realization of an allsolidstate quantum computing chip,is an important goal in current experimental research on quantum information processing.Among various quantum platforms,a series of significant progresses have been made in photonic quantum chips and superconducting quantum chips,while both the number of qubits and the complexity of quantum circuits have been increasing.Although these two chip platforms have respective unique advantages and potentials,their shortcomings have been gradually revealed and need to be solved.By introducing phonon-integrated devices,it is possible to combine all unsuspended phononic,photonic,and superconducting quantum devices organi-cally on the same chip to achieve coherent coupling among them.Here,we provide a prospect and a short review on the integrated photonic,superconducting,and hybrid quantum chips for quantum information processing. 展开更多
关键词 Photonic integ rated circuits quantum infor mation processing Hybrid quantum chip Phononic circuits superconducting quantum circuits
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适用于瞬变电磁勘探的低温超导磁传感器 被引量:10
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作者 荣亮亮 蒋坤 +2 位作者 裴易峰 伍俊 王远 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期2671-2677,共7页
低温超导量子干涉器件(SQUID)直接测量磁场,噪声低(fT,10-15T,量级)、带宽大、低频响应特性好,可提升瞬变电磁法(TEM)晚期接收信号质量,实现大深度探测。基于欠阻尼低温SQUID和单片读出技术构建了高性能低温SQUID传感器,研究了SQUID和... 低温超导量子干涉器件(SQUID)直接测量磁场,噪声低(fT,10-15T,量级)、带宽大、低频响应特性好,可提升瞬变电磁法(TEM)晚期接收信号质量,实现大深度探测。基于欠阻尼低温SQUID和单片读出技术构建了高性能低温SQUID传感器,研究了SQUID和读出电路的噪声匹配技术,传感器本底噪声水平7 fT/√Hz@1kH z,带宽>2 MHz,摆率1.5 nT·μs-1。在长春市烧锅镇和上海市横沙岛分别开展了低温SQUID瞬变电磁系统与空心线圈瞬变电磁系统的对比验证,在烧锅镇,低温SQUID成功记录了80 ms衰减曲线(空心线圈20 ms),计算的视电阻率与已有地质资料一致。横沙岛实验中,SQUID衰减曲线可达300 ms(空心线圈:100 ms),进一步验证了SQUID对地球深部信息的探测能力。 展开更多
关键词 低温SQUID 单片读出电路 摆率 晚期信号
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总线制8量子比特超导量子计算芯片设计与仿真 被引量:1
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作者 余玄 张颖珊 +4 位作者 刘其春 蔡涵 赵昌昊 刘建设 陈炜 《微纳电子技术》 北大核心 2016年第12期781-786,796,共7页
为了完成Shor算法这类量子计算,需要更多的量子比特参与,同时需要延长量子比特的退相干时间,实现对量子比特更精准的调控。基于对以上要求的综合考虑,Xmon量子比特是一种目前最优的选择。设计了一个以Xmon为计算单元的总线制的8量子比... 为了完成Shor算法这类量子计算,需要更多的量子比特参与,同时需要延长量子比特的退相干时间,实现对量子比特更精准的调控。基于对以上要求的综合考虑,Xmon量子比特是一种目前最优的选择。设计了一个以Xmon为计算单元的总线制的8量子比特超导计算芯片,可以实现任意两个量子比特之间的耦合操作。首先根据实验基础设计量子比特与共面波导谐振腔的工作频率、量子比特的非谐性和谐振腔的品质因子。用Matlab软件仿真量子比特的能级,得到约瑟夫森能与电容充电能。其中约瑟夫森能的大小由约瑟夫森结的氧化时间长短控制,电容充电能则主要由Xmon的十字电容决定。由以上参数能够计算出量子比特与谐振腔的耦合强度与耦合电容,谐振腔的物理长度可以根据耦合电容的物理尺寸进行调节。然后根据不同的衬底工艺使用不同线宽以满足输入阻抗匹配的要求。使用Ledit绘图软件将以上物理尺寸表现在版图上。取出谐振腔的部分用HFSS软件仿真并调节其频率及品质因子,达到设计要求。量子比特的工作频率在测试时通过输入电流来调控。通过绘图与仿真,完成了一个可用于实验室加工制造并测试的总线制超导量子计算芯片版图。在此基础上,还设计了一种可以降低管脚数量的控制复用方案,为最终实现量子计算打下了一定基础。 展开更多
关键词 超导量子计算芯片 量子比特 量子总线 共面波导谐振腔 版图
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超导离子芯片近场热噪声引起的离子加热研究
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作者 徐志兵 张波 +2 位作者 杨波 刘子龙 毛如圣 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期432-438,共7页
基于涨落耗散定理研究了不同温度下超导离子芯片中近场热噪声引起的离子加热效应,通过电场格林函数和多层介质反射系数得到了不同情况下电场涨落谱密度的近似式。对于净铌电极,当温度T为295 K时,近场热噪声谱密度与电极厚度成反比;T为4 ... 基于涨落耗散定理研究了不同温度下超导离子芯片中近场热噪声引起的离子加热效应,通过电场格林函数和多层介质反射系数得到了不同情况下电场涨落谱密度的近似式。对于净铌电极,当温度T为295 K时,近场热噪声谱密度与电极厚度成反比;T为4 K时,近场热噪声谱密度与电极厚度无关,且通过计算发现其近场热噪声相较于室温下降了十几个数量级。分析了铌电极表面存在Nb_2O_5薄膜的情况,结果表明Nb_2O_5层薄膜引起的电场涨落占据主要地位,噪声谱密度与Nb_2O_5厚度成正比,芯片温度降至4 K时其热噪声下降5~6个量级。 展开更多
关键词 量子光学 近场热噪声 涨落耗散定理 超导离子芯片
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量子芯片的研究现状与应用 被引量:1
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作者 刘瀛旻 刘芬 +1 位作者 尤瑞松 孙珲 《科技智囊》 2020年第12期55-60,共6页
随着集成电路工艺的发展,摩尔定律逐渐走向终结,于是科学家们转向量子芯片的研究。目前最有前途的量子芯片分别是超导体系、半导体体系和离子阱体系。超导量子芯片电路设计难度随着比特数增多而增大,目前已实现20个超导量子比特的量子... 随着集成电路工艺的发展,摩尔定律逐渐走向终结,于是科学家们转向量子芯片的研究。目前最有前途的量子芯片分别是超导体系、半导体体系和离子阱体系。超导量子芯片电路设计难度随着比特数增多而增大,目前已实现20个超导量子比特的量子芯片。离子阱量子计算性能优异,但体积庞大,目前IonQ公司已实现13个171Yb+离子组成的离子阱系统11位全连接可编程量子计算机。半导体量子芯片的计算性能不如这两种,但是由于传统半导体工艺现在已基本成熟,只要在实验室里能够实现样品芯片,理论上讲大规模工业生产就不存在问题。目前科学家们认为未来将很快实现10个量子比特的纠缠。量子芯片的研究将带来计算速度的提升、量子通信安全性的实现等优势。文章简要介绍了近年来量子芯片的研究进展以及对未来应用的展望。 展开更多
关键词 超导量子芯片 半导体量子芯片 离子阱量子芯片 量子计算机
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用于免液氦量子电压装置的制冷系统研制 被引量:1
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作者 焦玉民 康焱 朱珠 《宇航计测技术》 CSCD 2021年第5期32-35,40,共5页
经典量子电压装置使用液氦提供4.2K低温环境,但目前全球性液氦资源供应紧张,价格高涨,在此背景下,进行适用于量子电压装置的免液氦制冷技术研究,降低装置运行和维护成本,扩展装置使用范围,具有现实意义。但是,制冷方式改变会使建立量子... 经典量子电压装置使用液氦提供4.2K低温环境,但目前全球性液氦资源供应紧张,价格高涨,在此背景下,进行适用于量子电压装置的免液氦制冷技术研究,降低装置运行和维护成本,扩展装置使用范围,具有现实意义。但是,制冷方式改变会使建立量子电压装置面临新的技术挑战,其中专用制冷系统需要解决两个难题,一是制冷系统提供的制冷量要超过量子超导阵列的运行需求,二是保持量子超导阵列运行时温度波动在其技术指标允许范围内。本文介绍了一套专用制冷系统,按照量子超导阵列的技术要求,该系统运行温度低于4.2K,制冷功率1W以上,温度波动±20mK,解决了上述难题。 展开更多
关键词 量子电压标准 约瑟夫森效应 量子超导阵列(芯片) 液氦 制冷机
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超导和自旋量子比特测控芯片架构研究 被引量:1
8
作者 班冬松 唐培松 +3 位作者 陈子钰 许勇 王锦涵 杨瑒 《中国集成电路》 2021年第10期51-58,共8页
超导量子计算近年来发展迅速,但常规超导量子测控系统面临体积庞大、连线复杂、可扩展性低、无法在低温环境运行等问题。迫切需要研制高集成度的低温量子测控芯片,解决超导量子计算系统可扩展性瓶颈难题。本文介绍了超导量子比特测控的... 超导量子计算近年来发展迅速,但常规超导量子测控系统面临体积庞大、连线复杂、可扩展性低、无法在低温环境运行等问题。迫切需要研制高集成度的低温量子测控芯片,解决超导量子计算系统可扩展性瓶颈难题。本文介绍了超导量子比特测控的基本原理和超导量子比特测控芯片的研究现状,根据测控原理和已有研究成果,分析总结了量子测控芯片的设计需求,包括支持经典+量子混合计算模式、支持通用软硬件接口、支持实时闭环测控等方面.根据设计需求,提出了一种适用于超导量子比特的低温测控芯片架构。自旋量子与超导量子比特测控原理相同,该架构同样适用于基于自旋量子比特的测控芯片。该架构从功能层次上将芯片划分为计算调度层、指令处理层、信号处理层、介质连接层;从架构实现层面将芯片划分为运算控制部件、操作控制部件、测控接口部件等部分。该架构设计合理,功能划分明确,充分考虑异构计算模式支持、通用软硬件接口支持、数字电路高度集成、低功耗实现等设计需求,具备工程可实现性。 展开更多
关键词 量子计算 超导量子 自旋量子 操控 测量 芯片架构
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