本发明专利技术公开了超导量子比特结电阻测量方法及测量系统。所述测量方法通过将形成于所述第一电极表面的第一氧化层电击穿；将形成于所述第二电极表面的第二氧化层电击穿；施加通过被击穿的第一氧化层、所述约瑟夫森结和被击穿的第二氧化层的测试电流，测量被击穿的第一氧化层和被击穿的第二氧化层之间的电压；根据所述电压和所述测试电流确定所述超导量子比特结电阻。与现有技术相比，本发明专利技术先对形成于所述第一电极表面的第一氧化层以及形成于所述第二电极表面的第二氧化层实施电击穿，再进行结电阻的测量，这种方式能够避免氧化层对电阻值测量的影响，从而较为准确的得到约瑟夫森结的电阻。的电阻。的电阻。
【技术实现步骤摘要】
超导量子比特结电阻测量方法及测量系统
[0001]本专利技术属于量子信息领域，尤其是量子芯片检测领域，特别是涉及一种超导量子比特结电阻测量方法及测量系统。
技术介绍
[0002]超导量子芯片上的关键结构是超导量子比特，超导量子比特的关键结构是约瑟夫森结。约瑟夫森结是两块电极中间由一层薄的绝缘体隔绝而形成的特殊器件。为了保证超导量子芯片的性能，必须严格控制超导量子比特的频率参数，超导量子比特的常温电阻表征是反应频率参数的重要信息，而约瑟夫森结的电阻是超导量子比特的常温电阻表征的关键，因此需要对约瑟夫森结的电阻进行准确测量。
[0003]目前，还没有专门针对超导量子芯片的电阻测量方案，现阶段超导量子芯片的电阻测量采用的是传统的半导体芯片的电阻测量方案，即采用探针扎入器件内部结构形成直接接触的方式来测量电阻，这主要是由于约瑟夫森结的电极上会形成氧化层，这一氧化层是不被希望生成的，但又难以去除，因此需要穿过氧化层才能够较为准确的获得电极之间的电阻，否则氧化层的存在会对测量结果产生干扰。然而，约瑟夫森结的电极被探针扎入会造成超导量子比特性能损失，但是采用半导体芯片的电阻测量方案必然会使探针扎入电极，严重的甚至探针会扎穿电极，直接损坏约瑟夫森结。所以传统的半导体芯片的电阻测量方案并不适用于超导量子芯片。
专利技术创造内容
[0004]本专利技术的目的是提供超导量子比特结电阻测量方法及测量系统，以解决现有技术中探针会扎入约瑟夫森结的电极的问题，能够避免探针损坏电极，从而不会造成超导量子比特性能损失，并可以实现对约瑟夫森结电阻的精确测量。
[0005]为实现上述目的以及其他相关目的，本专利技术提供如下示例：
[0006]21.本专利技术提供的示例1：一种超导量子比特结电阻测量方法，其中，所述量子比特包括约瑟夫森结，所述约瑟夫森结包括第一电极和第二电极，所述测量方法包括：
[0007]将形成于所述第一电极表面的第一氧化层电击穿；
[0008]将形成于所述第二电极表面的第二氧化层电击穿；
[0009]施加通过被击穿的第一氧化层、所述约瑟夫森结和被击穿的第二氧化层的测试电流，测量被击穿的第一氧化层和被击穿的第二氧化层之间的电压；
[0010]根据所述电压和所述测试电流确定所述超导量子比特结电阻。
[0011]22.本专利技术提供的示例2：包括示例1，其中，将形成于所述第一电极表面的第一氧化层电击穿的步骤，包括：
[0012]将第一探针和第二探针与所述第一氧化层接触；
[0013]在所述第一探针和所述第二探针之间形成电势差以使所述第一氧化层实现电击穿。
[0014]23.本专利技术提供的示例3：包括示例2，其中，在所述第一探针和所述第二探针之间形成电势差以使所述第一氧化层实现电击穿的同时，还包括：
[0015]在所述第二电极上施加一第一保护电压。
[0016]24.本专利技术提供的示例4：包括示例3，其中，所述第一保护电压与施加在所述第一氧化层上的击穿电压之间的电势差小于约瑟夫森结势垒层的击穿的电压。依照申请人的制造工艺和设计参数，约瑟夫森结的势垒层在1
‑
2nm的情况下，击穿电压通常小于3V
‑
5V。因此，所述第一保护电压小于上述的击穿电压值即可起到保护作用，例如小于3V。
[0017]25.本专利技术提供的示例5：包括示例2，其中，所述第一探针或所述第二探针中的一根探针扎入所述第一氧化层。
[0018]26.本专利技术提供的示例6：包括示例5，其中，所述第一探针或所述第二探针中的一根探针的扎入深度为所述第一氧化层的厚度。
[0019]27.本专利技术提供的示例7：包括示例5，其中，扎入所述第一氧化层内部的探针材质硬度大于所述第一氧化层的硬度。
[0020]28.本专利技术提供的示例8：包括示例5，其中，所述第一探针或所述第二探针中的另一根探针与所述第一氧化层上表面相接触。
[0021]29.本专利技术提供的示例9：包括示例8，其中，与所述第一氧化层上表面相接触的探针材质硬度小于所述第一氧化层的硬度。
[0022]30.本专利技术提供的示例10：包括示例1，其中，将形成于所述第二电极表面的第二氧化层电击穿的步骤，包括：
[0023]将第三探针和第四探针与所述第二氧化层接触；
[0024]在所述第三探针和所述第四探针之间形成电势差以使所述第二氧化层实现电击穿。
[0025]31.本专利技术提供的示例11：包括示例10，其中，在所述第三探针和所述第四探针之间形成电势差以使所述第二氧化层实现电击穿的同时，还包括：
[0026]在所述第一电极上施加一第二保护电压。
[0027]32.本专利技术提供的示例12：包括示例11，其中，所述第二保护电压与施加在所述第二氧化层上的击穿电压之间的电势差小于约瑟夫森结势垒层的击穿的电压。其中，第二保护电压的电压施加量可参考示例4中第一保护电压的施加量。
[0028]33.本专利技术提供的示例13：包括示例10，其中，所述第三探针或所述第四探针中的一根探针扎入所述第二氧化层。
[0029]34.本专利技术提供的示例14：包括示例13，其中，所述第三探针或所述第四探针中的一根探针的扎入深度为所述第二氧化层的厚度。
[0030]35.本专利技术提供的示例15：包括示例13，其中，扎入所述第二氧化层内部的探针材质硬度大于所述第二氧化层的硬度。
[0031]36.本专利技术提供的示例16：包括示例13，其中，所述第三探针或所述第四探针中的另一根探针与所述第二氧化层上表面相接触。
[0032]37.本专利技术提供的示例17：包括示例16，其中，与所述第二氧化层上表面相接触的探针材质硬度小于所述第二氧化层的硬度。
[0033]38.本专利技术提供的示例18：包括示例2，其中，将形成于所述第二电极表面的第二氧
化层电击穿的步骤，包括：
[0034]移动所述第一探针，将所述第一探针和一第三探针与所述第二氧化层接触；
[0035]在所述第一探针和所述第三探针之间形成电势差以使所述第二氧化层实现电击穿。
[0036]39.本专利技术提供的示例19：包括示例1至18中的任一项，其中，所述第一电极和所述第二电极为以下之一：
[0037]电容极板、接地极板。
[0038]40.本专利技术提供的示例20：一种超导量子比特结电阻测量系统，其中，所述量子比特包括约瑟夫森结，所述约瑟夫森结包括第一电极和第二电极，所述测量系统包括：
[0039]第一探针单元，用于接触形成于所述第一电极表面的第一氧化层；
[0040]第二探针单元，用于接触形成于所述第二电极表面的第二氧化层；以及
[0041]测试仪表单元，所述测试仪表单元与所述第一探针单元和所述第二探针单元连接以施加实现电击穿的电压，以及施加通过被击穿的第一氧化层、所述约瑟夫森结和被击穿的第二氧化层的测试电流并测量被击穿的第一氧化层和被击穿的第二氧化层之间的电压。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超导量子比特结电阻测量方法，所述量子比特包括约瑟夫森结，所述约瑟夫森结包括第一电极和第二电极，其特征在于，所述测量方法包括：将形成于所述第一电极表面的第一氧化层电击穿；将形成于所述第二电极表面的第二氧化层电击穿；施加通过被击穿的第一氧化层、所述约瑟夫森结和被击穿的第二氧化层的测试电流，测量被击穿的第一氧化层和被击穿的第二氧化层之间的电压；根据所述电压和所述测试电流确定所述超导量子比特结电阻。2.如权利要求1所述的超导量子比特结电阻测量方法，其特征在于，将形成于所述第一电极表面的第一氧化层电击穿的步骤，包括：将第一探针和第二探针与所述第一氧化层接触；在所述第一探针和所述第二探针之间形成电势差以使所述第一氧化层实现电击穿。3.如权利要求2所述的超导量子比特结电阻测量方法，其特征在于，在所述第一探针和所述第二探针之间形成电势差以使所述第一氧化层实现电击穿的同时，还包括：在所述第二电极上施加一第一保护电压。4.如权利要求3所述的超导量子比特结电阻测量方法，其特征在于，所述第一保护电压与施加在所述第一氧化层上的击穿电压之间的电势差小于约瑟夫森结势垒层的击穿的电压。5.如权利要求2所述的超导量子比特结电阻测量方法，其特征在于，所述第一探针或所述第二探针中的一根探针扎入所述第一氧化层。6.如权利要求5所述的超导量子比特结电阻测量方法，其特征在于，所述第一探针或所述第二探针中的一根探针的扎入深度为所述第一氧化层的厚度。7.如权利要求5所述的超导量子比特结电阻测量方法，其特征在于，扎入所述第一氧化层内部的探针材质硬度大于所述第一氧化层的硬度。8.如权利要求5所述的超导量子比特结电阻测量方法，其特征在于，所述第一探针或所述第二探针中的另一根探针与所述第一氧化层上表面相接触。9.如权利要求8所述的超导量子比特结电阻测量方法，其特征在于，与所述第一氧化层上表面相接触的探针材质硬度小于所述第一氧化层的硬度。10.如权利要求1所述的超导量子比特结电阻测量方法，其特征在于，将形成于所述第二电极表面的第二氧化层电击穿的步骤，包括：将第三探针和第四探针与所述第二氧化层接触；在所述第三探针和所述第四探针之间形成电势差以使所述第二氧化层实现电击穿。11.如权利要求10所述的超导量...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵勇杰，金贤胜，刘尧，
申请(专利权)人：合肥本源量子计算科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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