[发明专利]一种约瑟夫森结阵量子器件、电压计量系统

说明书

本发明公开了一种约瑟夫森结阵量子器件及电压计量系统，其中，该约瑟夫森结阵量子器件包括：多条串联的约瑟夫森结支路，每一条所述约瑟夫森结支路包括：多个串联的约瑟夫森结，所述多个串联的约瑟夫森结之间接入预设数量的均衡引线，每一条约瑟夫森结支路包含的约瑟夫森结数量以及均衡引线的数量均相同。本发明通过在约瑟夫森结阵的各条约瑟夫森结支路均引入相同的均衡引线以及设置相同数量的约瑟夫森结，使得微波在约瑟夫森结阵的各条约瑟夫森结支路更加均衡的传输，实现了微波功率的均匀分配，从而使得约瑟夫森结阵的量子电压台阶的位置和宽度都达到了比较优化的效果。

技术领域

本发明涉及计量技术领域，具体涉及一种约瑟夫森结阵量子器件、电压计量系统。

背景技术

电压计量是基本物理量的一个重要计量领域。电压计量所用的方法是基于约瑟夫森量子电压台阶的方法。约瑟夫森结阵是一种电子电路，一个约瑟夫森结所产生的电压台阶在微伏量级，一般意义上的电压需要在伏的量级，因此需要几万个约瑟夫森结串联输出几伏的电压。为了满足人们生活中对更多电压值的需求，一般需要将其分为8个或者16个分支，并且将这些分支上的约瑟夫森结阵串联在一起才能实现较高电压和微波的均匀传输。

如果需要实现更精细的电压值，相关技术中通常将其中的1个或2个分支再细分为成8段。由于微波总输入功率是不变的，每条引线都会导致一定的微波功率流向地端，导致微波功率会流向细分段多的分支，分段少的分支得到的功率少，导致微波功率分配不均衡，且对应的电压台阶宽度也会变小，甚至观测不到。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中将约瑟夫森结阵中的1个或2个分支进行细分导致各段得到的功率不均衡、电压台阶较小甚至观测不到的缺陷，从而提供一种约瑟夫森结阵量子器件、电压计量系统。

根据第一方面，本发明实施例公开了一种约瑟夫森结阵量子器件，包括：多条串联的约瑟夫森结支路，每一条所述约瑟夫森结支路包括：多个串联的约瑟夫森结，所述多个串联的约瑟夫森结之间接入预设数量的均衡引线，每一条约瑟夫森结支路包含的约瑟夫森结数量以及均衡引线的数量均相同。

可选地，所述约瑟夫森结包括：两个超导体以及设置在两个超导体之间的非导电层。

可选地，所述多个串联的约瑟夫森结之间接入的均衡引线的数量为3个。

可选地，所述多条约瑟夫森结支路中的至少2条约瑟夫森结支路中相邻均衡引线划分出的有效约瑟夫森结段的有效约瑟夫森结的数量呈预设倍数关系，所述有效约瑟夫森结为参与电压计量的约瑟夫森结。

可选地，所述预设倍数为3倍。

可选地，所述均衡引线连接直流电流源，用于驱动对应的约瑟夫森结。

根据第二方面，本发明实施例还公开了一种电压计量系统，包括：如第一方面或第一方面任一实施方式所述的约瑟夫森结阵量子器件，用于产生多个阶梯电压；微波振荡器，与所述约瑟夫森结阵量子器件连接，用于为所述约瑟夫森结阵量子器件提供微波束；数字电压表，与所述约瑟夫森结阵量子器件连接，用于显示阶梯电压。

可选地，所述电压计量系统还包括：上位机，用于显示所述多个阶梯电压。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的约瑟夫森结阵量子器件，包括：多条串联的约瑟夫森结支路，每一条约瑟夫森结支路包括：多个串联的约瑟夫森结，多个串联的约瑟夫森结之间接入预设数量的均衡引线，每一条约瑟夫森结支路包含的约瑟夫森结数量以及均衡引线的数量均相同。本发明通过在约瑟夫森结阵的各条约瑟夫森结支路均引入相同的均衡引线以及设置相同数量的约瑟夫森结，使得微波在约瑟夫森结阵的各条约瑟夫森结支路更加均衡的传输，实现了微波功率的均匀分配，从而使得约瑟夫森结阵的量子电压台阶的位置和宽度都达到了比较优化的效果。