[发明专利]将表面声波谐振器耦合到约瑟夫逊环调制器

说明书

提供一种混合表面声波的超导器件及其制造方法。超导器件可以包括第一表面声波谐振器，第一表面声波谐振器包括第一低损耗压电电介质基板。超导器件还可以包括第二表面声波谐振器，第二表面声波谐振器包括第二低损耗压电电介质基板。此外，超导器件可以包括约瑟夫逊环调制器，约瑟夫逊环调制器耦合到第一表面声波谐振器和第二表面声波谐振器上。约瑟夫逊环调制器是色散非线性三波混频元件。

背景技术

在量子电路中，将约瑟夫逊环调制器(JRM)耦合到两个超导微波谐振器上，并且在这两个超导微波谐振器所支持的差模与馈送到JRM的非谐振的公共驱动之间进行三路混频。由于将JRM耦合到这两个超导微波谐振器上，器件在差模的频率的选择方面受到限制，这可能引起一个或多个问题。例如，将JRM耦合到低频传输线谐振器可能具有不同问题，诸如占据大面积(例如，大占用面积)。另一个问题是与JRM的电感相比，与低谐振频率传输线路相关联的线性电感相对较大。这可导致非常低的参与率，这反过来为了其操作又要求谐振器具有非常高的外部品质因数(Qs)。然而，不希望谐振器有高的外部Qs，因为它可能引起非常窄的动态带宽，从而严重限制器件的可用性和实用性。

此外，将JRM耦合到低频的集总元件谐振器可能需要使用大的集总电容和大的集总电感。实践中很难实现大的集总电容和电感。大电容可能具有相当大的损耗(降低器件的内部Q)，因此可能导致相当一大部分的量子信号的丢失。大的几何电感通常受到寄生电容对其实用性的限制。大的动电感通常依赖于难以制造和集成的非常规薄超导体。

发明内容

下面给出概述以提供对本发明的一个或多个实施例的基本理解。本概述不旨在标识关键或重要元素，或描绘特定实施例的任何范围或权利要求的任何范围。其唯一目的是以简化形式呈现概念，作为稍后呈现的更详细描述的前序。在本文描述的一个或多个实施例中是混合表面声波的器件和方法。

根据本发明的一个实施例，超导器件可以包括第一表面声波(SAW)谐振器，第一表面声波谐振器包括第一低损耗压电电介质基板。超导器件还可以包括第二SAW谐振器，第二SAW谐振器包括第二低损耗压电电介质基板。此外，超导器件可以包括耦合到第一和第二SAW谐振器的JRM。JRM可以是色散非线性三波混频元件。这种超导器件的优点在于，可以在第一和第二SAW谐振器的微波频率之间进行无耗散的三波混频和放大。

在一些实例中，第一SAW谐振器可以包括第一超导布拉格镜和与第一超导布拉格镜相隔第一距离的第二超导布拉格镜。第二SAW谐振器可以包括第三超导布拉格镜和与第三超导布拉格镜相隔第二距离的第四超导布拉格镜。第一距离和第二距离可以是由第一SAW谐振器和第二SAW谐振器支持的半波长的奇数整数倍。这种超导器件的优点在于，超导器件可以在超导表面声波谐振器的单个、几个或许多模式下工作。

根据某些实现方式，超导器件还可以有利地包括第一外部馈线，第一外部馈线通过第一叉指式电容(IDC)器件连接到第一SAW谐振器上。第一外部馈线承载第一SAW谐振器的第一输入信号和第一输出信号。此外，超导器件可以包括通过第二IDC器件耦合到第二SAW谐振器的第二外部馈线。第二外部馈线承载第二SAW谐振器的第二输入信号和第二输出信号。这种超导器件的优点在于，第一和第二超导SAW谐振器的频率可以被接收、混合和放大。

根据本发明的一个实施例，提供了一种超导电路，该超导电路可以包括JRM、第一SAW谐振器和第二SAW谐振器。第一SAW谐振器可以通过第一超导线耦合到JRM的第一节点，并且通过第二超导线耦合到JRM的第二节点。第一和第二超导线可以包括相同的长度。第二SAW谐振器可以经由第三超导线耦合到JRM的第三节点，并且经由第四超导线耦合到JRM的第四节点。第三和第四超导线可以包括相同的长度。第一SAW谐振器与第二SAW谐振器在空间上和光谱上分离。这种超导电路的优点在于，可以促进第一和第二超导SAW谐振器的低微波频率之间的无耗散的三波混频和放大。