南大研发全新超导微波频率梳信号源

  南京大学电子学院超导电子学研讨所研讨团队研发出一种彻底集成且直流电驱动的超导微波频率梳信号源，易于制作和操作，且能耗极低，有望成为片上集成量子芯片的要害信号源，然后推进超导量子科技的开展。这项研讨在国际上初次完成了彻底片上集成的频率梳信号源。日前，相关研讨效果发表于《天然通讯》。

  频率梳是一种能够发射多条等距离频谱线的特别激光源，大范围的使用于光学钟、激光雷达、光谱学和光神经网络等高精度丈量范畴。片上集成频率梳已经在光学范畴取得了显着开展，但是低温作业的微波频段彻底片上集成频率梳依然是一个空白，充满了机会和应战。

  研讨团队历经五年，成功完成了一种根据超导资料的片上集成微波频率梳信号源，其发生的微波信号在频谱上为一系列等距离的谱线，时域上为一系列高度相干的调制脉冲微波信号。该器材结构相对比较简单，操作快捷，仅由一个极低功耗的直流信号进行驱动。

  该研讨的中心是一种超导频率梳信号源，由直流偏置电源驱动的约瑟夫森结与超导共面波导谐振器直接耦合完成的。研讨人员成功完成了频率梳的自启动形式确定，功耗仅为几十皮瓦。该频率梳作业在微波频段，其线宽可经过共同的相干注入确定技能缩小至1赫兹以内，以此来完成了高精度的频率操控。

  这一突破性效果特别是在开发低本钱的片上集成恣意波形发生器方面，为未来的量子技能使用带来重要革新。作为片上集成量子芯片的信号源，超导微波频率梳不仅仅具有极高的能效，还可在超低温度的环境下作业，与现有的超导量子电路完美符合。其超低能耗使得在中小型稀释制冷机中理论上能够包容数百万个集成频率梳信号源。

  这项研讨拓宽了超导约瑟夫森结器材的使用。超导微波频率梳的使用将显着下降超导量子核算的本钱、体积、能耗、纠错的难度，然后促进未来大规划集成通用量子核算的开展和使用。经过这一技能，有望大幅度进步量子核算的规划和复杂度。