射频反射计

Archer 材料物理研究员、伍伦贡大学校友 Wafa Afzal 博士解释了该公司如何使用射频 (RF) 反射测量技术进行低温物理研究。

量子处理器控制和读取量子位。与所有先进的量子计算架构一样，Archer ¹² CQ 量子位处理器芯片需要高保真控制（数据输入）和读出（数据输出）才能发挥作用。读出可以解释量子计算，同时最大限度地减少周围环境中量子信息的损失。

Archer 的量子比特技术采用独特的类金属碳纳米材料。这种量子位材料基于具有长相干时间的电子自旋 1/2，并且具有与包括互补金属氧化物半导体 (CMOS) 在内的现有半导体制造工艺结合的潜力。

Archer 的射频反射测量涉及嵌入量子电子设备中的粒子的纳米级精确放置。然后将这些设备合并到专用电路中，并使用射频反射计作为测量工具。测量需要最先进的低温系统。低温为设备提供了所需的更高频率，以使用可编程接口测量反射无线电信号的幅度和相位。

量子位材料的低噪声、高灵敏度表征需要低温测量。射频反射计是许多从事量子计算领域工作的实验物理学家使用的一种测量方法。它用于电子电荷传感和电子自旋读出。该技术涉及沿电路传输线发送射频信号，然后分析反射信号以收集有关阻抗变化的信息，然后将其用作量子态读出过程的一部分。

射频信号通过储能电路发送，该储能电路与量子位材料中的电子电荷或自旋状态相互作用。反射信号的变化对应于量子位的量子态。

RF 反射计中使用的典型量子器件高电阻通过结合电感器和电容器阻抗的匹配网络转换为传输线的特征阻抗。谐振器与输入线的阻抗匹配对于确保从射频信号到设备的最大功率传输非常重要。这允许检测电子或自旋状态的细微变化。

射频反射测量通常使用高频锁定技术来实现，并且很少容易出现反频和其他类型的低频噪声。这提供了有用的测量带宽和测量速度，从而能够比退相干时间更快地寻址量子位。

已知射频反射计在测量过程中对自旋量子位的量子态施加最小的干扰，这可能有助于保持独特的碳基量子位材料的长电子自旋相干时间。

Archer 与澳大利亚和国际各地的高等院校合作进行低温射频反射测量。这些研究所为 Archer 团队提供了基础设施、设备和设备，包括稀释制冷机，可以将量子电子设备冷却到射频反射测量所需的几毫开尔文。

要了解有关 RF 反射计技术方面的更多信息：https://doi.org/10.1063/5.0088229

RF 反射计如何在碳基量子器件中使用的示例：https: //arxiv.org/abs/2007.03588