超导量子比特相干性检测

检测项目

退相干时间（T₁、T₂）：测量量子比特从激发态衰减至基态的时间，反映量子态与环境相互作用的强弱；具体参数包括T₁测量范围1μs~10ms，精度±5ns；T₂测量范围500ns~10ms，精度±2ns。

量子态保真度：评估量子态制备与演化的准确性，通过态层析或随机基准测试实现；具体参数包括单量子比特保真度≥99%，双量子比特门保真度≥98%。

磁通噪声密度：量化环境磁通波动对量子比特能级的影响，采用锁相放大结合光谱分析；具体参数包括噪声谱密度测量范围10⁻⁶~10⁻³Φ₀/√Hz（Φ₀为磁通量子），频率范围1Hz~1MHz。

能级分裂宽度：检测量子比特本征能级的展宽程度，由弛豫和退相干共同决定；具体参数包括能量分辨率≤10kHz，测量带宽DC~1GHz。

微波控制相位噪声：分析控制信号相位抖动对量子门操作的影响，通过相位噪声分析仪测量；具体参数包括相位噪声在1kHz偏移处≤-150dBc/Hz，100kHz偏移处≤-130dBc/Hz。

热涨落影响：评估低温环境下热运动引起的量子比特参数漂移，采用变温扫描结合统计分析；具体参数包括温度范围10mK~1K，参数漂移率≤0.1%/K。

射频场耦合强度：测量外部射频场与量子比特的相互作用强度，通过频谱响应测试；具体参数包括耦合强度测量范围1kHz~100MHz，分辨率1Hz。

低温环境稳定性：监测稀释制冷机温度波动对量子比特相干性的影响，采用高精度温度传感器；具体参数包括温度波动≤10μK（@100mK），稳定性测试时长≥24h。

量子比特间串扰：评估相邻量子比特间的耦合干扰，通过交叉共振实验测量；具体参数包括串扰耦合强度≤0.1MHz（间距≥500nm），测量精度±0.01MHz。

多能级跃迁泄漏：检测量子比特在操作过程中向非计算能级的跃迁概率，通过脉冲序列光谱分析；具体参数包括泄漏概率≤0.1%，测量分辨率1ns。

检测范围

高温超导量子芯片：基于钇钡铜氧（YBCO）材料的量子比特阵列，工作温度≥20K，适用于高环境适应性量子计算场景。

低温稀释制冷机系统：提供mK级低温环境（≤100mK），集成量子比特芯片与测量探针，是超导量子器件运行的核心平台。

铌钛/铌锡超导约瑟夫森结：作为量子比特的非线性元件，通过超导隧道效应实现量子态调控，需检测其临界电流稳定性。

高纯度铝薄膜电极：用于量子比特的微波控制与读取，要求表面粗糙度≤5nm，方块电阻均匀性≤2%。

微波传输线（波导/同轴）：连接量子比特与控制电路的低损耗传输通道，需检测其在10GHz~20GHz频段的插入损耗≤0.5dB/cm。

量子比特控制电路（DAC/ADC板卡）：生成高精度微波脉冲并采集量子态信号，需检测其时间抖动≤10ps，信噪比≥80dB。

低温屏蔽腔体：隔离外界电磁干扰的金属屏蔽结构，需检测其在1GHz~10GHz频段的屏蔽效能≥80dB。

量子存储介质（稀土掺杂晶体）：用于延长量子态相干时间的辅助器件，需检测其荧光寿命≥1ms，光子回波效率≥50%。

超导量子比特封装材料（真空/导热胶）：保护芯片免受外界污染并实现热传导，需检测其热导率≥1W/(m·K)（@4K），真空漏率≤1×10⁻¹⁰mbar·L/s。

多量子比特集成芯片（10+ qubit阵列）：用于规模化量子计算的集成器件，需检测其量子比特一致性（T₁偏差≤10%）与串扰抑制能力。

检测标准

ISO 21439:2018《超导量子器件性能测试方法》：规定超导量子比特相干时间、量子态保真度等核心参数的测试流程与误差范围。

IEEE Std 1660.1-2017《量子计算术语与测试方法》：定义量子比特相干性相关术语，规范测试设备的校准与数据记录要求。

GB/T 40586-2021《超导量子比特相干时间测量方法》：明确T₁、T₂测量的脉冲序列设计（如 inversion-recovery、Ramsey 序列）及数据处理算法。

NIST IR 8309《量子比特噪声表征指南》：提出磁通噪声、电荷噪声等环境噪声的测量方法，要求噪声谱密度测试频率覆盖1Hz~10MHz。

ASTM F3376-21《低温电子器件热稳定性测试》：规定稀释制冷机系统中量子芯片的热稳定性测试条件（温度循环范围10mK~300K，循环次数≥100次）。

ITRS Quantum Computing 2023《国际半导体技术路线图（量子计算篇）》：设定多量子比特集成芯片的相干性目标（T₂≥100μs，串扰≤0.05MHz）。

GB/T 39987-2021《超导材料电磁特性测试方法》：规范铌钛/铌锡约瑟夫森结临界电流、阻抗等参数的测试方法，要求临界电流测量精度±1%。

IEC 61788-22:2020《超导量子干涉器件性能测试》：涉及超导量子比特微波传输线的插入损耗、相位稳定性测试，要求频率响应测试带宽≥10GHz。

ANSI/INCJianCe 537-2020《量子计算互操作性测试》：规定不同厂商量子控制电路的接口兼容性测试，要求DAC分辨率≥16bit，ADC采样率≥2GS/s。

JIS C 1401-2022《超导电子器件低温环境测试》：明确低温屏蔽腔体的电磁屏蔽效能、热导率测试方法，要求屏蔽效能测试频率覆盖100MHz~10GHz。

检测仪器

稀释制冷机（稀释制冷系统）：提供mK级低温环境（最低温度≤10mK），通过氦-3/氦-4混合液实现持续制冷，支持量子比特芯片在极低温下稳定运行。

超导量子比特相干时间测量系统：集成脉冲发生器与信号接收机，通过Ramsey、自旋回波等序列测量T₁、T₂时间，时间分辨率≤1ns，支持多量子比特并行测试。

微波信号发生器（高纯度信号源）：生成低相位噪声的微波控制脉冲（频率范围1GHz~20GHz），相位噪声在1kHz偏移处≤-150dBc/Hz，用于量子比特的相干演化操控。

量子态层析成像仪：通过多通道测量与重建算法，获取量子比特的密度矩阵，支持单量子比特（保真度≥99%）和双量子比特（保真度≥98%）态的相干性表征。

低温噪声分析仪：在10mK~4K温度范围内测量量子比特控制线路的1/f噪声与热噪声，频率范围1Hz~100MHz，噪声谱密度分辨率≤0.1Φ₀/√Hz。

矢量网络分析仪（低温型）：表征微波传输线（波导/同轴）的插入损耗、回波损耗及相位稳定性，频率范围10MHz~50GHz，插入损耗测量精度±0.1dB。

锁相放大器（低温低噪声）：提取量子比特相干信号中的微弱周期性分量，用于磁通噪声谱与能级分裂宽度测量，输入噪声≤1nV/√Hz（@1kHz）。

高灵敏度磁强计（SQUID磁强计）：测量量子比特周围环境磁通波动，灵敏度≤10⁻¹⁵T/√Hz（@1Hz），支持磁通噪声密度的原位监测。

量子比特控制电子学（集成DAC/ADC板卡）：实现微波脉冲的数字合成（DAC分辨率≥16bit）与量子态信号的高速采集（ADC采样率≥2GS/s），支持多通道同步控制。

低温探针台（高精度）：提供量子芯片与测试仪器的低噪声连接，探针接触电阻≤10mΩ，支持在10mK~300K温度范围内的快速换样与测试。

检测流程

线上咨询或者拨打咨询电话;

获取样品信息和检测项目;

支付检测费用并签署委托书;

开展实验，获取相关数据资料;

出具检测报告。