hdy 发表于 2025-5-20 21:52

超导量子芯片-可调耦合器(补充)


Tunable Coupler前面的文章耦合器超导量子芯片-耦合器(Tunable coupler)中有简单介绍过几种耦合的模式(直接耦合,谐振腔/传输线耦合,可调耦合器耦合)。其中可调耦合器Coupler(就是一个磁通可调的量子比特)通过频率调节,实现了对Qubit1,Qubit2的耦合强度精确控制,有效抑制了寄生耦合效应,提高门保真度。
我们知道SQUID是一个由两个约瑟夫森节构成的环路,z线直流电的电生磁φ_ext可以用于驱动量子比特频率的变化,选择不同的两种约瑟夫森节组合可能达到特别的效果,看工程的需要,通常会使用第二种不对称的设计2个结(毕竟加工上做不到完美一样的结),对磁通变化不那么敏感。他的数学表达可以用以下公式描述原则上我们自然是希望比特之间的耦合越少越好,但是我们一旦加工到同一个芯片板子上,这个C12都无法避免,只能尽可能控制耦合器和两个比特之前的耦合强度
后面的部分表示了耦合项,g1,g2分别为qubit1,qubit2与耦合器的耦合,而作为开关我们需要他能整体变成0于是就有 = 0 ; 推导出Δ为负值,这里Δ是整个系统比特频率间的失谐。可以分为qubit1,qubit2与耦合器的频率的差。这样我们为了得到负值,就要设置Q1,Q2的频率<Qc的频率(设计考虑1)。图解:假设Q1,Q2不做频率调整,仅耦合器调整。耦合器初始频率在5.5GHz时,可以达到关闭的效果,当需要开启时,我们进行驱动调节耦合器频率,并停留一段时间(根据需要进行的操作进行停留),耦合器就打开了。
(设计考虑2):Q1,Q2,Qc频率一个量级100fF。C1c = C2c = 1 fF, C12 = 0.02 fF


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