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来る1000量子ビット時代に向けた低消費電力超伝導増幅器の開発

为即将到来的1000量子位时代开发低功耗超导放大器

基本信息

批准号：
22K14304
负责人：
沓間弘樹
金额：
$ 2.41万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

2020年代中盤には、1000量子ビットを搭載した超伝導量子コンピュータが実現すると予想されている。しかし、現在読み出しに使用しているHEMT増幅器は発熱が大きく冷凍機の冷却の観点から100個以上の並列動作が難しい。本研究は、HEMT増幅器に対して消費電力が千分の一以下の超伝導進行波型増幅器 Kinetic inductance Traveling Wave Parametric Amplifier (KTWPA)を開発し、この問題の解決を図ることを目的としている。本年度は、KTWPAに生じ得る損失源の特定、設計に重要なパラメータの導出、KTWPAの試作を行った。損失源の特定は、窒化チタンや窒化ニオブチタンを用いた超伝導共振回路を作製し、読み出し電力や測定温度を変えることで評価を行った。また、温度依存性の測定結果から設計において重要な窒化ニオブチタンの力学的インダクタンスの導出を行った。これらの評価やKTWPAの設計を進めていく中で、力学的インダクタンスの電流依存性の測定や、KTWPAを格納するパッケージサイズに起因する損失の抑制が重要であるという知見を得た。力学的インダクタンスの電流依存性は、直流電流を印加することができる共振回路を作製し、評価を行った。また、温度を変えながら測定を行うことで、この電流依存性が温度に依存するという新たな知見を得ることができた。これらの測定結果を踏まえて、試作用KTWPAの設計および作製を進め、本年度中に完了することができた。パッケージサイズに起因する損失に関しては、電磁界シミュレーションソフトを使用し、この損失を抑制できるパッケージの設計を完了することができた。

In the middle of the 2020s, 1000 quantum devices were used to make sure that the superconducting quantum devices were used to achieve the desired results. At present, you can use the remote HEMT to turn off the cooling temperature of the cold machine and list the action cycles. In this study, the HEMT amplitude generator is used to eliminate the power supply. The following lead to the traveling wave amplitude device Kinetic inductance Traveling Wave Parametric Amplifier (KTWPA) to start the switch and solve the problem. This year, KTWPA students will receive information about loss of source, design important information, and KTWPA will be registered. The loss of the source is specific, the asphyxiation temperature is asphyxiated, and the temperature measurement temperature is determined by the use of the superconductor resonance circuit. The temperature dependence test results show that it is very important to suffocate the mechanical properties of the laboratory. The design of the KTWPA system is in progress. The mechanical properties of the current dependence test, the KTWPA test, the cause of failure, the suppression of important factors, and the knowledge of the important factors are obtained. The mechanics is very sensitive to the dependence of current, the resonance circuit of Inca and Inca, and the operation of the resonance circuit. Temperature, temperature, temperature and temperature. The test results show that the test results have been improved, and the KTWPA design has been completed in the middle of this year. The cause of the accident is that the equipment is used in the field of magneto-magnetic industry, and that the suppression device is used in the field of magnetism.