由 45 nm nMOS 电路效应引起的量子参量放大与非经典关联

本研究揭示了对半导体技术在量子电路中应用的开拓性探索。利用 45 nm CMOS 技术在深低温(~300 mK)下的独特可操作性，我们精心设计了新型量子电子电路。通过 45 nm nMOS 晶体管（作为开放量子系统）对两个匹配电路的精细耦合，推导了电路量子哈密顿量及相关的 Heisenberg-Langevin 方程，为全面量子分析奠定基础。本研究的核心是由此导出的三个关键系数，它们是通过晶体管内部电路耦合的振荡器电荷与磁通算符之间的耦合系数。这些系数成为关键决定因素，塑造了电路作为参量放大器的势及其对量子性质的影响。研究展现了这些系数间的精细相互作用，表明其对量子失谐与参量放大器增益的深远影响。因此，45 nm CMOS 技术与量子电路的融合有可能弥合量子计算应用中的技术鸿沟，其中参量放大器是必要且关键的器件。所设计的新型量子器件不仅作为放大量子信号的量子参量放大器，还增强了信号的非经典性等固有量子属性。因此，可构建一种同时改善信号量子特性的有效参量放大器。更有趣的结果是，若此类理论得以应用，深低温下实现的电路可轻松与下一级电路兼容，同时保持与量子处理器相同的电子特性兼容性。