【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及量子精密测量，具体涉及一种测量极端变温系统中亚微波信号幅频响应的方法。
技术介绍
1、量子计算技术作为当代新兴技术之一，在信息技术、生物医药、大气科学、金融等多领域都有很强的引用前景。目前我们已经进入到嘈杂中型量子(nisq,noiseintermediate-scalequantum)时代，超导量子比特作为最有望实现量子计算的平台之一，在门操作时间、可扩展性、集成能力方面具备优势。
2、纵场调控技术是操控超导量子比特的一个关键技术。对于频率可调型超导量子比特，可以利用一个直流纵场信号调整其本征频率；有耦合的比特往往可用可调耦合器连接起来，通过调节可调耦合器上纵场强度，可以实现对于比特间耦合强度的调节。进一步地，通过对纵场信号加以调制，可以高效地实现量子两比特门操作，例如iswap门、cz门等。由于纵场调制信号会使比特的本征频率发生偏移，且这个偏移量和纵场调制信号的幅值密切相关，基于此，超导量子比特的纵场调制在量子精密测量领域也有潜在应用。
3、超导量子比特使用微波信号进行驱动，微波控制信号从外部室温环境发出。由于超导量子比特样品一般放置在极低温环境下，在驱动量子比特前，微波信号会经历极端变温过程，这会造成波形形变并引入非线性效应，并将导致不同频率的微波信号出现不同水平的幅频响应。由于低温实验的样品往往被放置在稀释制冷机内部，我们难以直接用室温测控系统测出极低温位置的亚微波信号的幅频响应特性。
4、幅频响应特征曲线的缺失将导致我们难以确定利用纵场驱动样品所需的合适功率，这不利于我
技术实现思路
1、为此，本专利技术提供一种测量极端变温系统中亚微波信号幅频响应的方法，以解决
技术介绍
中提出的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种测量极端变温系统中亚微波信号幅频响应的方法，包括以下步骤：
3、步骤一、量子比特的本征频率-纵场直流强度标定；
4、步骤二、选择合适的纵场直流偏置点；
5、步骤三、确定纵场直流偏置点下的门参数；
6、步骤四、利用拉姆齐波形测量调制纵场引入的频移；
7、步骤五、改变交变纵场信号的频率，重复步骤四，得到幅频响应特征曲线。
8、优选的，步骤一，具体步骤为：通过向单个量子比特上加上不同强度的直流纵场信号，分别测定不同强度直流纵场信号下比特的能谱，从而标定出双结型量子比特纵场强度和本征频率的关系；理论上，样品本征频率和磁通的关系满足公式(1)
9、
10、其中ω表示比特的本征频率，ej表示约瑟夫森能量，ec表示荷电能，φext表示外加磁通，即此处的纵场幅值，φ0表示磁通量子；利用不同强度直流纵场下的能谱信息，拟合出上述函数，以保证求出每个纵场幅值下比特的本征频率以及比特本征频率对纵场强度的一阶、二阶导数和
11、优选的，步骤二，具体步骤为：为了让纵场调制引入的频率偏移更明显，原则上在对纵场信号进行参数调制前需要先选取一个合适的直流偏置点；考虑到纵场调制的信号形式满足φ(t)＝φdc+φaccos(ωzt)，其中φdc＞＞φac，φ是调制后的纵场信号，φdc是纵场直流部分的强度，φac是纵场交流部分的强度，ωz是纵场信号的振荡频率；将该纵场信号加到量子比特上，考虑对小量φaccos(ωzt)做展开，再做时间平均，比特本征频率应该满足：
12、
13、将纵场直流偏置点放置在足够大的任意位置。
14、优选的，步骤三，具体步骤为：首先校准出纵场直流偏置点比特的本征频率；基于选取的纵场直流偏置点，根据能谱信息，以对应的本征频率对比特驱动，使其做拉比振荡，标定出比特门对应的驱动时间，再利用失谐拉姆齐波形精确标定出此时比特的本征频率。
15、优选的，步骤四，具体步骤为：考虑一个拉姆齐波形，系统在整个测量时序下保持加入已选择的直流纵场偏置，首先向系统中打入一个在步骤三中校准好的门，接着向系统中加入一个交变纵场信号，然后再向系统中加入一个校准好的门，最后打入探测信号，读取测量结果；不断变化交变纵场信号的持续时间，基于拉姆齐波形测量的原理，观察到比特布居数和交变纵场信号持续时间之间存在一个振荡关系，该振荡频率就是纵场调制信号引入的频率偏移；(2)式已经指出这个偏移量的大小只和比特感受到的交变纵场信号的强度有关，因此可以利用频率偏移反推出此时比特感受到的交变纵场信号的强度，即：
16、
17、优选的，步骤五,具体步骤为：保持室温下输入的纵场调制信号强度不变，改变交变纵场信号的频率，重复步骤四，得到一系列纵场信号频率和频率偏移的关系，基于公式(3)的分析，即得到交变纵场信号频率和量子比特感受到的交变纵场信号强度的关系，即得到所需的幅频响应关系。
18、本专利技术具有如下优点：
19、1.本专利技术基于超导量子比特对纵场的响应来实现极端变温环境下幅频曲线响应的测量，整个操作过程中，所有信号的发射和测量均在室温条件下进行，满足一般任意波形发生器和微波源的工作温区，容易实现。
20、2.本专利技术利用单个频率可调的超导量子比特实现，对样品本身的要求不高，且由于不涉及到多比特，对于相位校准的要求不高，操作相对简便。
21、3.纵场信号无需经历iq混频过程，杂散频率少，信号的单频特征明显，保证了幅频响应曲线测量的精确度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种测量极端变温系统中亚微波信号幅频响应的方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种测量极端变温系统中亚微波信号幅频响应的方法，其特征在于：步骤一，具体步骤为：通过向单个量子比特上加上不同强度的直流纵场信号，分别测定不同强度直流纵场信号下比特的能谱，从而标定出双结型量子比特纵场强度和本征频率的关系；理论上，样品本征频率和磁通的关系满足公式(1)
3.根据权利要求1所述的一种测量极端变温系统中亚微波信号幅频响应的方法，其特征在于：步骤二，具体步骤为：为了让纵场调制引入的频率偏移更明显，原则上在对纵场信号进行参数调制前需要先选取一个合适的直流偏置点；考虑到纵场调制的信号形式满足Φ(t)＝Φdc+Φaccos(ωzt)，其中Φdc＞＞Φac，Φ是调制后的纵场信号，Φdc是纵场直流部分的强度，Φac是纵场交流部分的强度，ωz是纵场信号的振荡频率；将该纵场信号加到量子比特上，考虑对小量Φaccos(ωzt)做展开，再做时间平均，比特本征频率应该满足：
4.根据权利要求1所述的一种测量极端变温系统中亚微波信号幅频响应的方法，其特征在
5.根据权利要求1所述的一种测量极端变温系统中亚微波信号幅频响应的方法，其特征在于：步骤四，具体步骤为：考虑一个拉姆齐波形，系统在整个测量时序下保持加入已选择的直流纵场偏置，首先向系统中打入一个在步骤三中校准好的门，接着向系统中加入一个交变纵场信号，然后再向系统中加入一个校准好的门，最后打入探测信号，读取测量结果；不断变化交变纵场信号的持续时间，基于拉姆齐波形测量的原理，观察到比特布居数和交变纵场信号持续时间之间存在一个振荡关系，该振荡频率就是纵场调制信号引入的频率偏移；(2)式已经指出这个偏移量的大小只和比特感受到的交变纵场信号的强度有关，因此可以利用频率偏移反推出此时比特感受到的交变纵场信号的强度，即：
6.根据权利要求1所述的一种测量极端变温系统中亚微波信号幅频响应的方法，其特征在于：步骤五,具体步骤为：保持室温下输入的纵场调制信号强度不变，改变交变纵场信号的频率，重复步骤四，得到一系列纵场信号频率和频率偏移的关系，基于公式(3)的分析，即得到交变纵场信号频率和量子比特感受到的交变纵场信号强度的关系，即得到所需的幅频响应关系。
...【技术特征摘要】
1.一种测量极端变温系统中亚微波信号幅频响应的方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种测量极端变温系统中亚微波信号幅频响应的方法，其特征在于：步骤一，具体步骤为：通过向单个量子比特上加上不同强度的直流纵场信号，分别测定不同强度直流纵场信号下比特的能谱，从而标定出双结型量子比特纵场强度和本征频率的关系；理论上，样品本征频率和磁通的关系满足公式(1)
3.根据权利要求1所述的一种测量极端变温系统中亚微波信号幅频响应的方法，其特征在于：步骤二，具体步骤为：为了让纵场调制引入的频率偏移更明显，原则上在对纵场信号进行参数调制前需要先选取一个合适的直流偏置点；考虑到纵场调制的信号形式满足φ(t)＝φdc+φaccos(ωzt)，其中φdc＞＞φac，φ是调制后的纵场信号，φdc是纵场直流部分的强度，φac是纵场交流部分的强度，ωz是纵场信号的振荡频率；将该纵场信号加到量子比特上，考虑对小量φaccos(ωzt)做展开，再做时间平均，比特本征频率应该满足：
4.根据权利要求1所述的一种测量极端变温系统中亚微波信号幅频响应的方法，其特征在于：步骤三，具体步骤为：首先校准出纵场直流偏置点比特的本征频率；基于选取的纵场直流偏置点，根据能谱信息...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。