Measurements of AC losses in different former materials

A high temperature superconducting cable may be based on a centrally located cylindrical support, a so-called former. If electrically conductive, the former can contribute to the AC losses through eddy current losses caused by unbalanced axial and tangential magnetic fields. With these measurements we aim at investigating the eddy current losses of commonly used former materials. A one layer cable conductor was wound on a glass fibre reinforced polymer (GFRP) former. By inserting a variety of materials into this, it was possible to measure the eddy current losses of each of the former candidates separately; for example copper tubes, stainless steel braid, copper braid, corrugated stainless steel tubes, etc. The measured data are compared with the predictions of a theoretical model. Our results show that in most cases, the losses induced by eddy currents in the former are negligible. However, for materials with a low resistivity the eddy current losses may become significant, e.g., for high purity Cu or Al.     

Cu-site substitution effects onT c in La2CuO4-derived superconductors: A proposal of rationalization

Summary An interpretation of the Cu-site substitution effects on the critical temperature of La₂CuO₄-derived superconductors is presented. We argue that the available data on the dependence ofT _c on the amount of Cu-site substitutions indicate that the integrity of the Cu spin lattice is not fundamental to the superconductivity. A consistent way of systematizing the published data is proposed, by focusing on the interplay of valence fluctuations and accompanying lattice deformations.     

发展固态量子信息与计算的实验研究

量子计算与量子信息是21世纪基础和应用科学研究的一大挑战. 要实现实用意义上的量子信息和量子计算,必须解决量子比特系统的可拓展性问题.基于现代半导体技术的固态量子系统,其应用和最终产业化的可行性较高. 然而,固态量子体系受周边环境的影响比较严重,控制其退相干,维持其量子状态的难度更高.实验固态量子计算的研究是个新的领域,尚无实用的技术和方法. 文章介绍了中国科学院物理研究所固态量子信息和计算实验室近几年来新开辟的自旋、 冷原子、 量子点(包括原子空位)、功能氧化物和关联体系等固态量子信息的新载体和同量子计算与量子信息相关的科学与技术难题的实验研究.     

四分之一超导谐振腔的仿真对比

超导量子电路已成为实现量子计算机的主流技术路线之一,其中四分之一波长超导谐振腔主要用于读取量子比特的状态信息,是实现超导量子电路的关键器件.本文设计了四分之一波长超导谐振腔,利用两种电磁仿真算法(有限元法以及矩量法),对超导谐振腔的传输特性进行建模仿真验证.制备出了设计的超导谐振腔样品,在20±5 mK的低温环境下对其传输特性进行测量.通过仿真结果与设计值和实测值进行对比研究,发现基于矩量法的sonnet软件在仿真准确性、仿真速率以及资源消耗等方面都优于基于有限元法的HFSS软件.同时研究了谐振腔之间的串扰对仿真精度的影响,当谐振腔数目不多时,其相互之间串扰的影响几乎可以忽略.     

基于双晶退火衬底的高温超导纳米量子干涉仪在液氦液氮温区下的输运特性

超导纳米量子干涉器件是近年来发展起来的一种新型超导器件, 通过现代微纳加工技术将其超导环缩小到纳米尺寸, 构成高度灵敏的微观自旋探测器, 理论上可以达到测量单电子自旋的灵敏度. 同时, 高温超导由于具有较高的临界温度和上临界场也备受关注. 然而, 相比于低温超导量子干涉器件, 高温超导量子干涉器件的1/f 噪声更加显著, 这限制了其在低频下的应用. 本文基于双晶衬底技术, 通过聚焦离子束加工制备高温超导纳米量子干涉仪, 并对其在液氦和液氮温区下的电学性能、4.2 K 下的磁通噪声进行表征. 实验发现, 通过预先退火处理钛酸锶双晶衬底, 可以有效改善衬底表面的粗糙度, 进而优化高温超导纳米量子干涉仪的1/f 磁通噪声. 最终得到低频下(1 Hz)的磁通噪声灵敏度为4.9 μΦ0/Hz1/2 , 比未事先预处理的小一到两个数量级, 这对于推进高温超导纳米量子干涉器件在低频下的应用意义重大.     

地磁环境下基于SQUID三轴磁强计的矢量稳场

超导量子干涉器件(Superconducting Quantum Interference Device,简称SQUID)是一种高灵敏度的矢量磁探测器.本文采用低温超导SQUID作为传感器,搭建了一套三轴矢量磁场稳定装置.该系统由两个三轴SQUID磁强计模块、比例积分微分(PID)控制器和反馈线圈组组成.在该系统的矢量稳场下,磁场波动峰峰值在有效带宽内可以降低四个数量级,可达pT量级,稳场效果显著.此技术可以满足大部分需要稳定磁场,如高灵敏度磁传感器的标定等应用场合.     

超导磁体螺栓结合面低温振动特性研究

振动特性对于超导磁体的各类工程应用具有重要意义,螺栓法兰盘连接是超导磁体系统的一种常见的支撑结构类型,然而螺栓结合面在低温条件下振动特性的相关研究目前尚少见报道.本研究中设计加工了简化的连接结构,在室温和液氮温度对其螺栓结合面进行振动特性的测试分析.接下来,采用集中质量法进行建模,并利用振型、频率与质量矩阵、刚度矩阵的关系求解了不同螺栓预紧力情况下的刚度矩阵,得到了系统总刚度和结合面刚度.使用上述方法对振动测量数据计算发现,该结构的系统总刚度与结合面刚度都随着预紧力增大而增大,同时液氮低温条件可使系统总刚度和结合面刚度进一步增大.     

球壳量子点中极化子和量子比特的声子效应

采用求解能量本征方程、LLP幺正变换、变分相结合的方法研究 球壳量子点中极化子和量子比特的声子效应. 数值计算表明: 声子效应使极化子的基态(或激发态)能量小于电子的基态(或激发态)能量, 使量子比特的振荡周期减小, 且内径给定时, 随着外径的增大声子效应对极化子和量子比特振荡周期的影响越大; 声子效应不改变量子比特内电子概率密度分布的幅值, 量子比特内中心球面处概率密度幅值最大, 界面处概率密度为零, 其它处的概率密度幅值介于最大和最小之间, 且各个空间点的概率密度随半径和方位角的变化而变化, 随时间做周期性振荡.     

腔QED中利用超导量子干涉仪实现Toffoli门

基于腔量子电动力学技术,提出了利用三能级超导量子干涉仪实现Toffoli门的理论方案.利用超导量子干涉仪与腔场发生耦合,以及与外加经典脉冲发生共振跃迁来实现量子态的演化控制.该方案可以拓展到N比特Toffoli门的实现.最后,讨论了逻辑门的实验可行性,四比特Toffoli门的作用时间约为30nm,它远小于腔衰减时间和较高能级的能量驰豫时间,从而足以实现量子态的操控.并且随着比特数的增多,Toffoli门作用时间的增幅较慢.