[发明专利]一种具有强隔离功能的片上反射型量子放大器

说明书

本申请公开了一种具有强隔离功能的片上反射型量子放大器，本申请实施例提供的量子放大器为具有强隔离功能、环行功能和放大功能的两端口片上器件，体积小、耗散低，具有非互易性。本申请实施例提供的具有强隔离功能的片上量子放大器，不仅增加了放大器的增益带宽积，还具有强隔离功能，同时可取代HEMT，极大地降低了超导量子计算机及其测试系统的成本。本申请实施例提供的具有强隔离功能的片上量子放大器能与量子芯片直接相连，保护量子芯片免受后续电路的反作用干扰。基于本申请实施例提供的片上量子放大器，不仅简化了使用本申请实施例提供的片上量子放大器的超导量子测试系统，而且显著缩小了超导量子测试系统的体积，有利于超导量子计算机的规模化发展。

技术领域

本申请涉及但不限于量子计算技术领域，尤指一种具有强隔离功能的片上反射型量子放大器。

背景技术

在超导量子测试系统中，量子信息的传输不仅需要放大，还需要隔离外界信号的反作用。相关技术中，一方面，隔离器、环行器和量子放大器均为独立器件，体积大、热损耗严重，不利于超导量子计算机的规模化发展；另一方面，量子放大器增益带宽积(GBP，Gain-Bandwith Product)较小，也就是说，对于同一量子放大器，GBP是确定的，如果需要得到较大的增益，那么其只能在更窄的带宽范围内工作，如果想要在更宽的带宽范围内工作，增益就会降低，否则会造成放大后的输入信号的失真。其中，GBP是带宽和增益的乘积，用于简单衡量放大器的性能的一个参数。

发明内容

本申请提供一种具有强隔离功能的片上反射型量子放大器，具有隔离功能、环行功能和放大功能，体积小、热损耗低，有利于超导量子计算机的规模化发展。

本发明实施例提供了一种具有强隔离功能的片上反射型量子放大器，包括：集成在一颗芯片上的一个以上环行器、两个以上隔离器、一个以上量子放大器；其中，

环行器为多端口的片上超导环行器，其中，一个输入端口，用于与相邻环行器或隔离器的输出端口连接；一个输出端口，用于与相邻环行器或隔离器的输入端口连接；剩余端口用于分别连接负载；

隔离器为二端口的器件，其中一个端口用于级联环行器或隔离器，其中一个端口用于作为片上量子放大器的一个输入/输出端口或者用于级联隔离器或环行器，隔离器用于对输入信号进行转换输出；

其中，负载包括反射型量子放大器或预设阻值的电阻，且至少一个负载为反射型量子放大器。

在一种示例性实例中，所述剩余端口包括两个端口；

所述剩余端口中的一个端口连接的负载为预设阻值的电阻，所述剩余端口中的另一个端口连接的负载为一反射型量子放大器；或者，所述剩余端口中的一个端口连接的负载为一反射型量子放大器，所述剩余端口中的另一个端口连接的负载为另一反射型量子放大器。

在一种示例性实例中，包括：所述环行器包括一个四端口的片上超导环行器，所述隔离器包括第一隔离器和第二隔离器，所述量子放大器包括第一量子放大器和第二量子放大器两个反射型量子放大器；其中，

所述环行器中用于连接负载的一个端口上连接第一量子放大器；用于连接负载的另一个端口上连接第二量子放大器；

所述第一隔离器的输入端口为所述片上量子放大器的输入端口，所述第一隔离器的输出端口连接所述环行器的输入端口；所述环行器的输出端口连接所述第二隔离器的输入端口，所述第二隔离器的输出端口为所述片上量子放大器的输出端口。

在一种示例性实例中，包括：所述环行器包括N_C个四端口的片上超导环行器，所述隔离器包括位于N_C个环行器左侧的N_IL个隔离器和位于N_C个环行器右侧的N_IR个隔离器，所述量子放大器包括二的倍数个以上反射型量子放大器，N_C≥2，N_IL≥1，N_IR≥1；其中，