超導量子計算約瑟夫森參量放大器的基本工作原理

摘 要 約瑟夫森參量放大器是超導量子計算實驗的關鍵，本文介紹其基本物理原理并對約瑟夫森參量放大器的器件物理特征、實現設計、發展變形作一詳細的討論，基于實際的實驗經驗，給出一套行之有效的約瑟夫森參量放大器最佳工作點的確定方法。本文有助于對超導量子計算感興趣的讀者全面掌握超導量子計算的實驗方法與系統組成，同時對極低溫信號放大器的設計有一定的參考意義。

關鍵詞 約瑟夫森參量放大器;超導量子比特;超導量子計算

量子計算作為一種顛覆性的先進計算技術，已經被包括人工智能、機器學習、藥物研發等尖端科技領域與汽車制造、銀行金融等傳統行業納入戰略發展規劃。如谷歌、IBM 等科技巨頭已經在量子計算領域取得了很多突破性的進展[1-3]，據美國商業咨詢公司估算，在未來的15～30年內全球范圍內量子計算可創造的經濟價值可達8500億美元。更重要的是，量子計算所帶來的顛覆性計算能力，將給國家網絡信息安全帶來巨大的挑戰，因此各科技大國政府近年來也在著力發展量子計算技術?？梢哉f，世界范圍內對量子霸權（Quantumsupremacy）以及量子優勢（Quantum advan-tage）展開爭奪的量子計算競賽已經開始并逐漸趨于白熱化。