| 摘要 | 第5-8页 |
| ABSTRACT | 第8-10页 |
| 第1章 绪论 | 第15-27页 |
| 1.1 量子计算的发展概述 | 第15-16页 |
| 1.2 量子计算的先决条件——DiVincenzo标准 | 第16-18页 |
| 1.3 几种主要的量子计算实现方案 | 第18-19页 |
| 1.4 量子芯片的工作环境 | 第19-22页 |
| 参考文献 | 第22-27页 |
| 第2章 超导量子芯片 | 第27-57页 |
| 2.1 腔量子电动力学 | 第27-33页 |
| 2.1.1 J-C哈密顿量 | 第27-29页 |
| 2.1.2 原子与光场能级共振的情况 | 第29-31页 |
| 2.1.3 原子与光场能级大失谐的情况 | 第31-33页 |
| 2.2 约瑟夫森结与超导量子比特 | 第33-39页 |
| 2.2.1 约瑟夫森结 | 第33-36页 |
| 2.2.2 利用约瑟夫森结构建超导qubit | 第36-39页 |
| 2.3 超导谐振腔 | 第39-42页 |
| 2.3.1 共面波导传输线 | 第39-40页 |
| 2.3.2 谐振腔 | 第40-42页 |
| 2.4 电路量子电动力学 | 第42-47页 |
| 2.5 量子比特的耦合与量子数据总线 | 第47-48页 |
| 2.6 影响qubit相干时间的噪声来源 | 第48-50页 |
| 2.7 Superconducting quantum chip结构 | 第50-53页 |
| 参考文献 | 第53-57页 |
| 第3章 Transmon工作环境的搭建与优化 | 第57-113页 |
| 3.1 超导qubit的逻辑门操控 | 第57-61页 |
| 3.1.1 普适量子逻辑门操作与量子态的含时演化 | 第57-58页 |
| 3.1.2 1-q gate的实现 | 第58-60页 |
| 3.1.3 2-q gate的实现 | 第60-61页 |
| 3.2 Transmon qubit测控线路的搭建与基本优化 | 第61-68页 |
| 3.2.1 低温线路改造 | 第61-63页 |
| 3.2.2 室温信号线路以及测控系统的搭建 | 第63-68页 |
| 3.3 量子芯片噪声屏蔽优化 | 第68-74页 |
| 3.3.1 Qubit封装以及噪声屏蔽装置 | 第69-71页 |
| 3.3.2 线路衰减器的施加与计算 | 第71-74页 |
| 3.4 量子功能芯片——Purcell filter的应用 | 第74-80页 |
| 3.4.1 阻抗变换线Purcell filter | 第75-76页 |
| 3.4.2 半波长谐振腔式Purcell filter的设计 | 第76-80页 |
| 3.5 量子功能芯片——J-Amp的研制与应用 | 第80-96页 |
| 3.5.1 约瑟夫森行波参量放大器(J-TWPA) | 第81-82页 |
| 3.5.2 阻抗匹配参量放大器(J-IMPA) | 第82-87页 |
| 3.5.3 J-IMPA的调试流程与测试效果 | 第87-89页 |
| 3.5.4 J-IMPA的flux-pump工作模式研究 | 第89-95页 |
| 3.5.5 J-IMPA对读取信噪比的提高 | 第95-96页 |
| 3.6 Qubit芯片的立体封装方案 | 第96-104页 |
| 3.6.1 立体封装设计思路 | 第96-101页 |
| 3.6.2 立体封装方案进一步优化 | 第101-103页 |
| 3.6.3 立体封装的组装流程 | 第103-104页 |
| 3.7 Qubit T_1的有效提高 | 第104-105页 |
| 3.8 基于3D微波谐振腔的直流电极的引入优化 | 第105-109页 |
| 参考文献 | 第109-113页 |
| 第4章 量子芯片专用反馈测控系统的设计 | 第113-127页 |
| 4.1 研发背景与研发目的 | 第113-114页 |
| 4.2 设计思路 | 第114-115页 |
| 4.3 功能结构 | 第115-118页 |
| 4.3.1 主控模块 | 第115-116页 |
| 4.3.2 8通道DC模块 | 第116页 |
| 4.3.3 8通道AWG模块 | 第116-117页 |
| 4.3.4 20通道矢量源模块 | 第117页 |
| 4.3.5 4通道feedback测量模块 | 第117-118页 |
| 4.3.6 可扩展性的设计 | 第118页 |
| 4.4 基本功能及使用流程 | 第118-122页 |
| 4.4.1 偏置电压源 | 第118-119页 |
| 4.4.2 AWG模式 | 第119页 |
| 4.4.3 射频矢量源模式 | 第119-120页 |
| 4.4.4 非反馈测控模式 | 第120-121页 |
| 4.4.5 反馈测控模式 | 第121-122页 |
| 4.5 反馈测控功能延时 | 第122-125页 |
| 参考文献 | 第125-127页 |
| 第5章 量子芯片操控信号的优化 | 第127-143页 |
| 5.1 Qubit基本参数的提取 | 第127-131页 |
| 5.1.1 读取腔的基本表征 | 第127-128页 |
| 5.1.2 Qubit可调性的表征 | 第128-129页 |
| 5.1.3 Qubit pulsed readout | 第129-131页 |
| 5.2 IQ混频器的优化 | 第131-135页 |
| 5.2.1 IQ混频器 | 第131-132页 |
| 5.2.2 IQ混频器的修正 | 第132-135页 |
| 5.3 Qubit操控信号的优化 | 第135-139页 |
| 5.3.1 Qubit能谱测量 | 第135-136页 |
| 5.3.2 qubit drive频率的优化 | 第136-139页 |
| 5.4 测控流程的优化 | 第139-142页 |
| 参考文献 | 第142-143页 |
| 第6章 总结与展望 | 第143-147页 |
| 参考文献 | 第145-147页 |
| 附录A 电路谐振腔及其量子化 | 第147-151页 |
| 附录B 微波仿真软件Sonnet以及超导量子芯片结构参数的仿真与设计 | 第151-155页 |
| 致谢 | 第155-159页 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文与其他研究成果 | 第159页 |
