臺灣博碩士論文加值系統

　　本論文旨在探討透過表面聲波共振腔與量子位元的交互作用，藉由在壓電材料基板上製作超導量子迴路的樣品，樣品上有指叉式換能器、共振腔、指叉式耦合電極以及超導量子位元，並透過耦合指叉式電極傳遞微波訊號與超導量子位元產生交互作用，以讀取量子位元。

　　本實驗製作的超導量子位元選擇的是傳輸線並聯的電漿震盪量子位元的形式，其中選擇十字結作為約瑟夫森接面的製作方式，並且將並聯電容與約瑟夫森接面兩者在同一步製程中一起完成。量測方法是在低溫的乾式低溫高磁系統中，透過改變微波強度來觀察微波強度與散測參數之間的關係，以及改變外加磁場強度來觀察外加磁場與散測參數之間的關係。

　　The purpose of this paper is to research the interaction between qubits and surface acoustic wave resonators. By fabricating samples of superconducting quantum circuits on piezoelectric material substrates, the samples have interdigitated electrodes, resonant cavities, and interdigitated coupling electrodes. and superconducting qubits, and interact with the superconducting qubits by coupling the interdigitated electrodes to transmit microwave signals to read out the qubits.

　　The superconducting qubit produced in this experiment is in the form of Transmon in which the cross junction is selected as the production method of the Josephson junction, and the parallel capacitor and the Josephson junction are both completed in the same step of the process. The measurement method is to observe the relationship between the microwave intensity and the scattering parameters by changing the microwave intensity in Low Temperature and High-Magnetic field System at a low temperature (mK) to observe the relationship between the external magnetic field and the scattering parameters by changing the intensity of the external magnetic field,and measure the Charging energy.

摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
第一節 文獻回顧 1
第二節 研究動機 7
第二章 實驗原理介紹 8
第一節 表面聲波元件基本原理 8
第三節 壓電材料 11
第四節 指叉式換能器 13
第五節 表面聲波元件之影響參數 14
第六節 布拉格共振腔 16
第七節 量子位元 17
第三章 製程系統介紹與元件製作流程 20
第一節 電子束微影技術 (E-beam lithography,EBL) 20
第二節 電子束蒸鍍系統(E-gun) 22
第四節 元件設計 25
第五節 元件製作流程 34
第四章 量測系統介紹 37
第一節 向量網路分析儀 37
第二節 散射參數(S parameter) 38
第四節 打線與載台 42
第五節 量測架設 44
第五章 量測數據與數據分析 46
第一節 常溫量測 46
第二節 低溫(mk)量測 48
第六章 結論與未來展望 57
第一節 結論 57
第二節 未來展望 57
參考文獻 59



表目錄
表 3-1元件P與元件Q的比較表 27
表 4-2 散射參數表 40


圖目錄
圖1- 1 QED共振腔的集成電路示意圖。 2
圖1- 2 約瑟芬森結示意圖。 3
圖1- 3 能量光譜(energy spectrum) 3
圖1- 4 Transmon量子位元示意圖。 4
圖1- 5 表面聲波共振腔的元件示意圖。 7

圖 2-1 表面聲波傳遞示意圖 8
圖 2-2 壓電效應示意圖。 10
圖 2-3 指叉式換能器。 13
圖 2-4 布拉格反射鏡示意圖。 17
圖 2-5 量子位元示意圖 19

圖3-1 電子束微影系統示意圖 21
圖3-2 電子束蒸鍍系統示意圖 23
圖3-3 黑化處理示意圖 25
圖3-4 元件參照設計圖 30
圖3-5 元件設計圖-實體元件OM圖 31
圖3-6 上下電極間距之SEM圖 31
圖3-7 電極擺放順序圖 33
圖3-8 電極實際寬度與電極斷SEM圖 33
圖3-9 量子位元周圍的接地隔絕電極 34
圖3-10 製作流程簡圖 35

圖4-1向量網路分析儀與VNA量測示意圖。 38
圖4-2 待測物(連接與網路參數示意 39
圖4-3 乾式低溫高磁系統圖 42
圖4-4 晶片打線示意 43
圖4-5 量測載台圖 43
圖4-6 常溫量測架設 45
圖4-7 量測裝置簡易圖 45

圖5-1 元件P常溫量測圖 46
圖5-2 元件Q常溫量測圖 47
圖5-3 元件P的微波量測圖。 48
圖5-4 元件P的改變微波強度示意疊圖 49
圖5-5：元件P的IDT訊號圖。 50
圖5-6 元件P的非線性訊號轉折圖 50
圖5-7 元件Q的微波量測圖 51
圖5-8 元件P的改變微波強度示意疊圖 52
圖5-9 元件Q的IDT訊號圖。 52
圖5-10 元件Q的非線性訊號轉折圖 53
圖5-11 改變輸入磁場量測圖 55

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