SQUID结合涡旋电流法用于铍材残余应力检测的可行性

涡旋电流法是材料无损检测常用方法之一，近年国际上多个研究小组对用于金属材料内残余应力检测开展了研究，涡旋电流法被认为是无损检测确定材料内残余应力的潜在方案。文中从实验和电磁场数值模拟两方面对此问题开展研究。     

基于超导量子比特的电磁感应透明研究进展

超导量子计算是目前被认为最有希望实现量子计算机的方案之一. 超导量子比特是超导量子计算的核心部件. 如何尽可能的增加超导量子比特的退相干时间, 大规模的集成超导量子比特已成为超导量子计算研究的主要方向. 超导量子比特作为宏观的人工原子, 有许多量子光学现象都能够在其中观测到. 利用超导量子比特实现电磁感应透明为研究超导量子比特的退相干机理提供了新手段, 为研究非线性光学、光存储、光的超慢速传输等量子光学效应开辟了新思路. 本文介绍了电磁感应透明的理论基础, 总结了目前针对超导量子比特的电磁感应透明研究进展, 对比了一般气体原子与超导量子比特的电磁感应透明区别, 并对超导量子比特实现电磁感应透明的潜在应用进行了总结和展望.     

超导量子比特耦合与测控的物理原理

把多个超导量子比特耦合起来并实现对它们的测控是实现超导量子计算的重要一步。作为“物理前沿介绍——超导量子计算”系列的第四篇,本文系统阐述超导量子比特耦合,操控与测量的物理原理,并给出了一套基本的量子操控与测量的流程。作为例子对新近一些超导量子比特实验的设计方案进行讨论,最后对超导量子比特测控基础表征过程给出统一的流程图,并对超导量子计算进行了展望。本文旨在帮助广大高校物理专业教师、高年级本科生、研究生以及对超导量子计算感兴趣的理工科背景读者系统了解操控与测量超导量子比特的物理原理。     

激光超声检测铝合金材料的残余应力分布

为了有效检测铝合金材料上的残余应力分布,研究了用激光超声技术来检测铝合金材料上的残余应力分布的方法。该方法用Nd:YAG脉冲激光激发声表面波,并用外差激光干涉仪接收。理论分析表明可通过测量表面波在不同位置上声速的相对变化,来确定试样的残余应力分布。并对无残余应力、有压缩残余应力、有拉伸残余应力的三个试样应力分布,进行了实验测定。结果证实了试样的残余应力分布可引发声表面波在不同位置上声速的相对变化,也证实了激光激发声表面波及其接收技术是一种无损检测材料内残余应力分布的有效方法。     

基于新型超导电荷量子比特的几何量子门

超导量子系统被认为是最可能用于实现大规模量子计算、量子信息、以及量子存储等的物理系统之一.本文在一种特别设计的超导电荷比特的基础上,通过微波腔与超导比特的相互作用,探讨了在此系统中实现几何相单门以及非常规几何相两量子门的途径,并讨论了制备多量子比特最大纠缠态的方法.     

基于超导量子器件的量子计算

超导量子器件能够展现宏观量子相干性.基于超导量子器件的量子计算是量子信息领域中的一个重要研究方向,同时,超导量子器件物理特性的研究也是目前凝聚态物理和量子光学领域的交叉前沿课题.文章简述了近年来在超导量子计算方面的一些重要结果和进展,并讨论了其研究现状和发展趋势.     

超导电路的量子化方法

超导量子计算是当下世界范围内被广泛关注的研究课题之一,近年来许多文献报道了利用超导量子比特对特定物理过程的研究和仿真,在新近的一些工作里其应用范围已经超出了物理学研究范围,在化学、信息学等领域也得到了很好的结果.超导量子计算器件首先要对超导电路进行量子化.本文针对超导量子计算芯片(量子比特)中的超导电路总结了一套规范、...     

基于约瑟夫森器件的超导量子比特

超导量子比特利用了超导约瑟夫森隧道结的非线性效应,采用了半导体集成电路的工艺,以其无能耗,大设计加工自由度,易规模化等优点而倍受注目。本文对超导量子比特的基本原理及发展过程作了简要综述。首先简要回顾了量子计算的历史,然后介绍了超导量子比特的设计及其调控,并对各种超导量子比特的消相干进行了讨论。     

约瑟夫森效应与超导量子电路的基本物理原理

超导电路器件是为数不多的具有量子化能级、叠加态和纠缠等量子特性的宏观器件。这种具有宏观量子特性的器件为实现超导量子计算与组建超导量子计算机打下了硬件基础,2019年谷歌和2021年我国中国科技大学相继实现"量子霸权(Quantum supremacy)"极大地增加了人们在近期构建超导量子计算机的信心。了解超导量子计算有利于增加对物理学前沿发展方向的把握,对非物理专业的理工科背景读者开阔思路也有一定的好处。不同于经典的超导物理教材力图全面的特点,本文根据超导量子计算物理特征和理解超导量子计算的知识背景要求介绍超导量子电路的核心物理原理,力图化简计算推导难度,突出物理图景,以期对超导量子计算建立一个原理层面上的简洁物理图像。     

铌基超导量子比特及辅助器件的制备

近年来超导量子计算的研究方兴未艾,随着谷歌宣布首次实现“量子优势”,这一领域的研究受到了人们进一步的广泛关注.超导量子比特是具有量子化能级、量子态叠加和量子态纠缠等典型量子特性的宏观器件,通过电磁脉冲信号控制磁通量、电荷或具有非线性电感和无能量耗散的约瑟夫森结上的位相差,可对量子态进行精确调控,从而实现量子计算和量子信息处理.超导量子比特有着诸多方面的优势,很有希望成为普适量子计算的核心组成部分.以铌或其他硬金属(如钽等)为首层大面积材料制备的超导量子比特及辅助器件(简称铌基器件)拥有其独特的优点以及进一步发展的空间,目前已引起越来越多的兴趣.本文将介绍常见的多种超导量子比特的基本构成和工作原理,进而按照器件加工的一般顺序,从基片选择和预处理、薄膜生长、图形转移、刻蚀和约瑟夫森结的制备等方面详细介绍铌基超导量子比特及其辅助器件的多种制备工艺,为超导量子比特的制备提供一个可借鉴的清晰的工艺过程.最后,介绍若干制备铌基超导量子比特与辅助器件的具体例子,并对器件制备的工艺与方法的优化做展望.     

HT_c rf SQUID用于磁异常移动测量的初步研究

高温超导量子干涉器(HTcSQUID)磁强计的基本特点是噪声低、低频响应好、工作带宽大,在需要微弱磁场测量的许多技术领域发挥着重要作用,将其用于磁异常探测(MAD)是搜索地下/水下磁性目标物的有效技术。本文采用国产射频高温超导量子干涉器(HTcrf SQUID)磁强计,在非磁屏蔽环境中开展了移动状态下的磁异常探测实验,初步结果表明,基于HTcrf SQUID磁强计的MAD技术是一项具有研究和使用价值的新技术。     

低温粘接技术的应用及热应力分析

介绍了低温粘接技术在 SQU ID无磁杜瓦及其它领域中的应用。热应力分析是粘接技术中的一个重要问题 ,文中综述了粘接的热应力分析研究情况     

采用超导量子干涉组件在微特斯拉磁场下获取超极化~3He的核磁共振波谱和影像(英文)

该文以超导量子干涉元件研究光激发氦三极化气体的低磁场磁共振与造影术.使用圆偏极化雷色光将氦三气体极化,超导量子干涉元件磁共振与造影之测量是以磁通耦合方式来进行,超导量子干涉元件是用铋锶钙铜氧高溫超导罐来隔离环境噪音.此方法测得的磁共振信号与影像相较于直接将样品置于杜瓦瓶下方有较高的信噪比,当样品无法靠近感测元件时,此装置具高信噪比特色.磁通耦合方式的超导量子干涉元件低磁场磁共振与造影术及其氦三极化气体的肺部造影在学术与应用上是相当有趣.     

NanoSQUID as magnetic sensor for magnetic nanoparticles characterization

Integrated magnetic sensors based on niobium dc SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) for nanoparticle characterizations are presented. The SQUIDs consists of two Dayem bridges of 90 nm × 250 nm and loop area of 4, 1, and 0.55 μm². The devices are realized by using an e-beam lithography nano-fabrication process which can directly pattern the devices in an electron-positive resist and then transferred to a 20 nm single niobium layer by a lift-off post-process. The SQUIDs were designed to have a hysteretic current–voltage characteristic in order to work as a magnetic flux-current transducer. The presence of an integrated niobium coil, tightly coupled to the SQUID, allows us to easily excite the SQUID and to flux bias the SQUID at its optimal working point. Current–voltage characteristics, critical current as a function of the external magnetic field and switching current distributions were performed at liquid helium temperature. A critical current modulation of about 20% and a current-magnetic flux transfer coefficient (responsivity) of 30 μA/Φ₀ have been obtained, resulting in a magnetic flux resolution better than 1 mΦ₀. The authors performed preliminary measurements with and without iron oxide nanoparticles on the SQUID loop in order to show the device sensitivity in view of nano-magnetism applications. It was showed that the presence of magnetic nanoparticles can be easily detected and the magnetic relaxation curve measured.     

Superconducting quantum interference device without Josephson junctions

A new type of a superconducting quantum interference device (SQUID) based on a single superconducting loop without Josephson junctions and with asymmetric contacts has been proposed. This SQUID offers advantages in simplicity of fabrication and a steeper dependence of measured quantities on the magnetic flux. To confirm the possibility of making this type of SQUID, the magnetic field dependence of the critical current in an aluminum ring with asymmetric contacts has been experimentally investigated.     

Equivalent parameters of a Josephson junction in a microwave SQUID structure

The equivalent parameters of a Josephson junction in a microwave SQUID structure are calculated on the basis of relations obtained as a result of an analysis of the operation of an rf SQUID. This analysis is based on the sawtooth variation of the voltage on the resonator as a function of the constant flux bias. The quantitative characteristics permit regarding the Josephson junction as a linear impedance in the rf or microwave circuit, whose real and imaginary parts are controlled by the constant magnetic flux passing through the SQUID loop. Zh. Tekh. Fiz. 69, 106–112 (November 1999)     

Evidence of two-dimensional macroscopic quantum tunneling of a current-biased dc SQUID

The escape probability out of the superconducting state of a hysteretic dc SQUID has been measured at different values of the applied magnetic flux. At low temperatures, the escape current and the width of the probability distribution are temperature independent but they depend on flux. Experimental results do not fit the usual one-dimensional macroscopic quantum tunneling (MQT) law but are perfectly accounted for by the two-dimensional MQT behavior as we propose here. Near zero flux, our data confirms the recent MQT observation in a dc SQUID [Phys. Rev. Lett. 89, 98301 (2002)]].     

超导量子干涉器件读出电路中匹配变压器的传输特性研究

在磁通调制超导量子干涉器件(SQUID)的读出电路中, 匹配变压器具有放大信号和阻抗匹配的功能, 是实现SQUID低噪声读出的关键元件. 利用模拟SQUID电路对匹配变压器进行性能测试, 研究了不同绕制匝数变压器的传输特性, 确定最佳绕制匝数比. 在变压器拾取SQUID电压信号的耦合网络中, 研究了不同电容对变压器传输特性的影响, 实现了变压器耦合网络参数的匹配和优化. 室温下匝数比为1:20的匹配变压器在匹配电容C=1μF时, 输出源电压增益为21.2, 带宽范围可达到210 kHz. 最后在基于磁通调制式DC SQUID读出电路中, 对匹配变压器的工作性能进行了评估与验证. 关键词： 超导量子干涉器件读出电路 匹配变压器 低噪声 传输特性     

Crystallographic and magnetic structures ofPr6Fe13Ge studied by powder neutron diffraction

Crystallographic and magnetic structures of Pr_6Fe_{13}Ge have been investigated by high-resolution powder neutron diffraction in the temperature range of 10－300 K. The magnetic structure consists of ferromagnetic Pr_6Fe_{13} slabs that alternate antiferromagnetically, along c, with the next Pr_6Fe_{13} slab separated by a non-magnetic Ge layer. The magnetic moments lie within the ab-planes. The propagation vector of this structure is k=(001) with respect to the conventional reciprocal lattice of the I-centred structure. However, the temperature-dependence of neutron-scattering intensity of the (110) Bragg peak, very similar to the temperature-dependent magnetization measured by SQUID magnetometer, indicates that a small c-axis ferromagnetic component should be added to the above antiferromagnetic model.     

Observation of splintered Josephson vortices at grain boundaries in YBa(2)Cu(3)O(7-delta)

We have directly observed well-separated Josephson vortex splinters with unquantized magnetic flux at asymmetric 45 degrees grain boundaries in YBa(2)Cu(3)O(7-delta) films by imaging magnetic flux with scanning SQUID microscopy. The existence of these splinter vortices has been predicted and is well described by a model based on dx(2)(-y(2)) pairing symmetry and facetting of the grain boundary on a length scale shorter than the Josephson penetration depth.