超导量子计算约瑟夫森参量放大器的基本工作原理

摘 要 约瑟夫森参量放大器是超导量子计算实验的关键，本文介绍其基本物理原理并对约瑟夫森参量放大器的器件物理特征、实现设计、发展变形作一详细的讨论，基于实际的实验经验，给出一套行之有效的约瑟夫森参量放大器最佳工作点的确定方法。本文有助于对超导量子计算感兴趣的读者全面掌握超导量子计算的实验方法与系统组成，同时对极低温信号放大器的设计有一定的参考意义。

关键词 约瑟夫森参量放大器;超导量子比特;超导量子计算

量子计算作为一种颠覆性的先进计算技术，已经被包括人工智能、机器学习、药物研发等尖端科技领域与汽车制造、银行金融等传统行业纳入战略发展规划。如谷歌、IBM 等科技巨头已经在量子计算领域取得了很多突破性的进展[1-3]，据美国商业咨询公司估算，在未来的15～30年内全球范围内量子计算可创造的经济价值可达8500亿美元。更重要的是，量子计算所带来的颠覆性计算能力，将给国家网络信息安全带来巨大的挑战，因此各科技大国政府近年来也在着力发展量子计算技术。可以说，世界范围内对量子霸权（Quantumsupremacy）以及量子优势（Quantum advan-tage）展开争夺的量子计算竞赛已经开始并逐渐趋于白热化。