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本论文研究基于近端 InAs/Al 纳米线的超导量子比特。这些量子比特由半导体约瑟夫森结组成，并呈现了 transmon 量子比特的门可调导数。除了门控特性之外，这个新量子比特（gatemon）还根据操作方式表现出完全不同的特性，这是本论文的主要重点。首先，系统地研究了 gatemon 的非谐性。在这里，我们观察到与传统 transmon 结果的偏差。为了解释这一点，我们推导出一个简单的模型，该模型提供了有关半导体约瑟夫森结传输特性的信息。最后，我们发现该结主要由 1-3 个传导通道组成，其中至少一个通道的传输概率达到大于 0.9 的某些门电压，这与描述传统 transmon 结的正弦能量相位关系形成鲜明对比。接下来，我们介绍了一种新的门控设计，其中半导体区域作为场效应晶体管运行，以允许通过门控设备进行传输，而无需引入新的主导弛豫源。此外，我们展示了传输和过渡电路量子电动力学量子比特测量之间的明显相关性。在这种几何结构中，对于某些栅极电压，我们在传输和量子比特测量中都观察到量子比特谱中的共振特征。在共振过程中，我们仔细绘制了电荷弥散图，在共振时，电荷弥散显示出明显抑制的数量级，超出了传统的预期。我们通过几乎完美传输的传导通道来解释这一点，该通道重新规范了超导岛的电荷。这与开发的共振隧穿模型在数量上一致，其中大传输是通过具有近乎对称的隧道屏障的共振水平实现的。最后，我们展示了与大磁场和破坏性 Little-Parks 机制中的操作的兼容性。当我们进入振荡量子比特谱的第一叶时，我们观察到出现了额外的相干能量跃迁。我们将其解释为安德烈夫态之间的跃迁，由于与 Little-Parks 效应相关的相位扭曲，安德烈夫态在约瑟夫森结上经历了路径相关的相位差。这些观察结果与数值结模型定性一致。
探索基于纳米线的超导量子位的半导体约瑟夫森结
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