[发明专利]一种二能级缺陷空间分布的测量方法及测量装置

说明书

本发明公开了一种二能级缺陷空间分布的测量方法及测量装置，该二能级缺陷空间分布的测量方法包括：对超导量子比特施加偏置磁场，并获取所述超导量子比特的频率‑偏置磁通的关系曲线；通过二能级缺陷空间分布的测量装置的扫描探针输出的局域扫描电场对超导量子比特表面逐点扫描；若所述超导量子比特的频率随着时间的变换存在震荡变化，则所述扫描探针所处扫描点存在二能级缺陷。本实施例提供一种二能级缺陷空间分布的测量方法及测量装置，以表征超导量子芯片中的二能级缺陷的空间分布情况。

技术领域

本发明涉及超导量子芯片技术领域，尤其涉及一种二能级缺陷空间分布的测量方法及测量装置。

背景技术

超导量子计算以电路量子电动力学为理论基础，采用超导约瑟夫森结制备非谐振量子振荡电路形成量子比特，利用平面电容、平面超导微波谐振器来实现量子比特间的耦合、量子比特的操控和非破坏性读写。与其他量子比特的物理实现不同，超导量子比特的共振频率、比特间耦合强度等工作参数可通过改变约瑟夫森结和平面超导微波器件的几何参数可控的调节。此外，超导量子芯片的制备和传统材料生长工艺、半导体器件加工工艺、微加工工艺、微波器件封装工艺兼容，因此其制备研究和综合性能都处于量子计算领域的领先地位，是最有希望实现商业化应用的量子计算体系。

目前超导量子计算在国际上得了广泛关注，这使得超导量子芯片的研究规模在近几年取得了较大进展，然而限制其性能的相干时间并没有获得突破性的提升，经过长期的实验研究得知，超导量子芯片材料以及相关表界面上的悬挂键、极性分子、磁性分子、晶体缺陷等会形成等效的量子“二能级系统”；这些二能级系统和操控量子比特的微波光子耦合，引起量子比特的能量耗散和相位退相干，探测超导量子芯片的二能级缺陷并通过各种参量调控避免超导量子芯片制备过程中二能级缺陷的并入是目前超导量子芯片的发展瓶颈。

发明内容

本发明实施例提供了一种二能级缺陷空间分布的测量方法及测量装置，以表征超导量子芯片中的二能级缺陷的空间分布情况。

第一方面，本发明实施例提供了一种二能级缺陷空间分布的测量方法，包括：

对超导量子比特施加偏置磁场，并获取所述超导量子比特的频率-偏置磁通的关系曲线；

通过二能级缺陷空间分布的测量装置的扫描探针输出的局域扫描电场对超导量子比特表面逐点扫描；

若所述超导量子比特的频率随着时间的变换存在震荡变化，则所述扫描探针所处扫描点存在二能级缺陷。

第二方面，本发明实施例还提供了一种二能级缺陷空间分布的测量装置，适用于本发明任意实施例提供的二能级缺陷空间分布的测量方法，所述二能级缺陷空间分布的测量装置包括：偏置磁场产生设备、二能级缺陷的测量设备和处理器；

所述二能级缺陷的测量设备包括扫描探针，所述扫描探针输出的局域扫描电场用于对所述超导量子比特表面逐点扫描；

所述偏置磁场产生设备用于对超导量子比特施加偏置磁场，所述处理器用于获取所述超导量子比特的频率-偏置磁通的关系曲线；

所述处理器还用于在测量到所述超导量子比特的频率随着时间的变换存在震荡变化时，判断所述扫描探针所处扫描点存在二能级缺陷。

本实施例中，通过二能级缺陷空间分布的测量装置的扫描探针对超导量子比特表面的多个扫描点逐个施加局部扫描电场，与此同时，对超导量子比特施加偏置磁场，并获取超导量子比特的频率-偏置磁通的关系，如果超导量子比特的能量存在震荡变换，则说明超导量子比特系统和二能级缺陷系统之间产生了共振，从而表明扫描探针所处扫描点存在二能级缺陷，则本实施例通过二能级缺陷空间分布的测量装置对超导量子比特表面逐点进行扫描，则可对二能级缺陷在超导量子比特的表面的空间分布进行表征，便于对超导量子芯片材料器件制备过程中双能级缺陷的引入情况进行探索，从而不断优化材料制备和器件工艺参数，以减小超导量子比特制备过程中二能级缺陷的并入。

附图说明