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采用超导约瑟夫森结实现的量子计算,因其具有诸多优点,如工作温度低、损耗低、噪声小、制备工艺与传统集成电路工艺兼容等,被认为是最有希望实现量子计算机的方案之一。而实现量子计算机将来必然会面临的一个问题是量子比特及其控制、读出电路的大规模集成,目前超导快速单磁通量子(Rapid Single Flux Quantum:RSFQ)电路被认为是控制和读出超导量子比特的最佳选择,它具有与量子比特工艺相兼容,易规模化且速度高等特点。另外,超导RSFQ电路是基于内部磁通变化的逻辑电路,若将其用于量子比特的控制,则量子比特需对磁通敏感,这里选择RF-SQUID磁通量子比特。针对这一情况,本文围绕RF-SQUID量子比特和超导RSFQ电路,在电路设计、仿真、制备和测试中开展了深入系统的研究。首先,我们采用实验室自主开发的“自对准”剥离工艺,对已有的梯度计结构的RF-SQUID版图进行了制备,并在稀释制冷机下搭建了直流测试系统,利用DCSQUID作为读出器件,在mK温区下成功地观测到了RF-SQUID双势阱能级中的共振隧穿现象,验证了其低温下的量子特性;然后,我们对RF-SQUID版图进行了改进,在读出DC-SQUID两端增加了并联电阻,并将RF-SQUID中的结替换为两个并联的结,形成了势垒可调的(Compound Josephson Junction)CJJ RF-SQUID量子比特;随后,我们在原有的工艺基础上增加了电阻层的溅射,成功制备出了样品并在稀释制冷机中4.2 K温度下测定了它的基本电路参数,并通过降低势垒高度观测到了RF-SQUID磁通量子比特状态的实时变化;随后,我们根据其不同状态的平均寿命,计算得到了RF-SQUID能级中左右势阱的高度差随外磁场的变化。对于超导RSFQ电路,其结构相对复杂,我们采用超导电路仿真软件(WRspice)对其电路参数进行了仿真,并根据仿真参数绘制了版图;同时,我们还利用电感提取软件(InductEX)对版图中的电感进行了提取并对版图进行了优化;之后,我们改进了制备工艺,开发了七次光刻的铌结超导电路制备工艺,制备出了样品并在氦三制冷机下测得了芯片的基本参数;最后,我们优化设计了版图,并添加了采用T触发器(TFF)控制量子比特的电路版图。另外,在超导RSFQ电路中,我们利用同样的方法设计、制备了RL松弛振荡器结构的超导微波源。