【技术实现步骤摘要】
本公开的实施例涉及量子极限放大器领域，并且更具体地涉及约瑟夫森参量放大器以及相关的量子电路。
技术介绍
1、量子计算调控遵从量子力学规律的量子信息单元(或量子比特)进行计算，能够解决一些对于经典计算机来说过于复杂的问题，比如大数因数分解，量子化学模拟等。量子计算能为这些问题提供指数级加速的优势。超导量子计算是基于超导电路的量子计算方案。由于具有较高的可扩展性，超导量子计算近年来迅速发展，成为目前最有希望实现通用量子计算的候选方案之一。不少大公司都有较大规模的投入，同时，许多初创公司也发展迅速。
2、超导电路是一种工作在由稀释制冷机提供的超低温环境中的微波电路，由电容、电感、传输线、约瑟夫森结等基本元件构成，其中约瑟夫森结提供超导量子比特的基本结构。超导电路在进行量子计算的时候，需要向其输入微波信号，输入的微波信号与超导量子比特相互作用完成计算过程。同时，每个量子比特计算的结果也将用微波信号进行读取。其中用于读取的微波信号的功率在10-16w或更低(几个光子的功率)。然而，该信号的读取在室温中进行，室温读取所引入的热噪音远高于超导电路芯片工作产生的读取信号。为了有效读取，我们需要对读取信号进行放大。在对信号进行读取放大的过程中，另外一个需要考虑的是噪音问题，因为在放大信号的同时也将引入与放大噪音，所以要实现信号与噪音的有效分辨，放大过程需要保持较高的信噪比。为保证信号的有效放大以及高信噪比，通常对读取信号进行级联放大即多个放大器依次放大信号的方式。级联放大的第一级放大器对信号的最终信噪比有着极其重要的影响，因此我们需要
技术实现思路
1、本公开的目的在于提供一种改进的约瑟夫森参量放大器以及相关的量子电路。
2、根据本公开的第一方面，提供了一种约瑟夫森参量放大器。该约瑟夫森参量放大器包括：非线性谐振器，其包括：集总电感单元，其包括至少一个超导量子干涉器件squid；以及传输线网络，其包括中心传输线和从所述中心传输线延伸的至少一个短截线，其中所述中心传输线的一端被布置成用于从所述约瑟夫森参量放大器的外界环境接收待放大的输入信号，另一端被布置成连接至所述集总电感单元，其中每个短截线具有第一端和第二端，所述第一端被连接至所述中心传输线，而所述第二端以开路或短路的方式布置；以及泵浦信号线或磁线圈，其邻近所述至少一个squid设置，并与所述至少一个squid互感耦合，以实现对所述待放大的输入信号的放大供能或对所述集总电感单元的电感参数调节中的至少一者。
3、容易理解，利用本公开的约瑟夫森参量放大器，其可以在不需要平行板电容器以及阻抗变换器的情况下实现。此外，放大器中的传输线网络可以方便地通过平面工艺来实现，这简化了约瑟夫森参量放大器的制备工艺。
4、在一些实施例中，所述至少一个短截线中的所有短截线的所述第二端均以开路的方式设置。
5、在一些实施例中，所述短截线关于所述中心传输线对称地布置。
6、在一些实施例中，所述至少一个短截线和所述中心传输线两者形成的形状包括从以下构成的组中选择的图案或者它们的组合：十字型阵列结构、t字型阵列结构和雪花型阵列结构。
7、在一些实施例中，所述至少一个短截线和所述中心传输线两者形成的形状包括所述十字型阵列结构、t字型阵列结构和雪花型阵列结构中的至少一者的重复图案单元。
8、在一些实施例中，所述中心传输线和所述至少一个短截线的线型包括直线、曲线或者它们的组合。
9、在一些实施例中，所述传输线网络以共面波导结构的形式实现。
10、在一些实施例中，所述约瑟夫森参量放大器的带宽被设计成通过调节所述外界环境的阻抗和所述非线性谐振器的阻抗两者之间的比值q来实现。
11、在一些实施例中，所述非线性谐振器的阻抗基于所选定的q值而被确定。
12、在一些实施例中，所述传输线网络的结构参数基于所确定的所述非线性谐振器的阻抗而被选择，所述结构参数包括：所述中心传输线和每个所述短截线各自的宽度、长度、它们各自与地平面之间的间隔宽度、在存在多条短截线时相邻短截线之间的距离、以及短截线的个数。
13、在一些实施例中，所述泵浦信号线是平面波导传输线，其一端接地，另一端被布置成接收所述泵浦信号。
14、在一些实施例中，所述集总电感单元还包括至少一个约瑟夫森结和至少一个线性电感两者中的至少一者。
15、根据本公开的第二方面，其提供了一种超导电路。该超导电路包括上述第一方面所述的约瑟夫森参量放大器。
16、根据本公开的第三方面，其提供了一种量子电路。该量子电路包括根据第一方面所述的约瑟夫森参量放大器或第二方面所述的超导电路。
17、应当理解，
技术实现思路
部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
【技术保护点】
1.一种约瑟夫森参量放大器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的约瑟夫森参量放大器，其中所述至少一个短截线中的所有短截线的所述第二端均以开路的方式布置。
3.根据权利要求2所述的约瑟夫森参量放大器，其中所述短截线关于所述中心传输线对称地布置。
4.根据权利要求1所述的约瑟夫森参量放大器，其中所述至少一个短截线和所述中心传输线两者形成的形状包括从以下构成的组中选择的图案或者它们的组合：十字型阵列结构、T字型阵列结构和雪花型阵列结构。
5.根据权利要求4所述的约瑟夫森参量放大器，其中所述至少一个短截线和所述中心传输线两者形成的形状包括所述十字型阵列结构、T字型阵列结构和雪花型阵列结构中的至少一者的重复图案单元。
6.根据权利要求1所述的约瑟夫森参量放大器，其中所述中心传输线和所述至少一个短截线的线型包括直线、曲线或者它们的组合。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的约瑟夫森参量放大器，其中所述传输线网络以共面波导的结构实现。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的约瑟夫森参量放大器，其中所述约瑟
9.根据权利要求8所述的约瑟夫森参量放大器，其中所述非线性谐振器的阻抗基于所选定的Q值而被确定。
10.根据权利要求8所述的约瑟夫森参量放大器，其中所述传输线网络的形状和结构参数基于所确定的所述非线性谐振器的阻抗而被选择，所述结构参数包括：所述中心传输线和每个所述短截线各自的宽度、长度、它们各自与地平面之间的间隔宽度、在存在多条短截线时相邻短截线之间的距离、以及短截线的个数。
11.根据权利要求1-6和8-10中任一权利要求所述的约瑟夫森参量放大器，其中所述泵浦信号线是平面波导传输线，其一端接地，另一端接收所述泵浦信号。
12.根据权利要求1-6和8-10中任一权利要求所述的约瑟夫森参量放大器，其中所述集总电感单元还包括至少一个约瑟夫森结和至少一个线性电感两者中的至少一者。
13.一种超导电路，其包括根据权利要求1-12中任一项所述的约瑟夫森参量放大器。
14.一种量子电路，其包括根据权利要求1-12中任一项所述的约瑟夫森参量放大器或根据权利要求13所述的超导电路。
...【技术特征摘要】
1.一种约瑟夫森参量放大器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的约瑟夫森参量放大器，其中所述至少一个短截线中的所有短截线的所述第二端均以开路的方式布置。
3.根据权利要求2所述的约瑟夫森参量放大器，其中所述短截线关于所述中心传输线对称地布置。
4.根据权利要求1所述的约瑟夫森参量放大器，其中所述至少一个短截线和所述中心传输线两者形成的形状包括从以下构成的组中选择的图案或者它们的组合：十字型阵列结构、t字型阵列结构和雪花型阵列结构。
5.根据权利要求4所述的约瑟夫森参量放大器，其中所述至少一个短截线和所述中心传输线两者形成的形状包括所述十字型阵列结构、t字型阵列结构和雪花型阵列结构中的至少一者的重复图案单元。
6.根据权利要求1所述的约瑟夫森参量放大器，其中所述中心传输线和所述至少一个短截线的线型包括直线、曲线或者它们的组合。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的约瑟夫森参量放大器，其中所述传输线网络以共面波导的结构实现。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的约瑟夫森参量放大器，其中所述约瑟夫森参量放大器的带宽被设计成通...
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