用于下一代量子计算机的低功耗低温低噪声放大器

时间：2026年5月24日

来源：physica status solidi (a)– applications and materials science

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摘要下一代量子计算机要求用于读取超导量子比特的低温低噪声放大器（LNA）的直流功耗降低。本文报道了一种100纳米栅长磷化铟高电子迁移率晶体管（InP HEMT）技术的处理和评估结果，该技术被用于此类LNA的设计。尺寸为

摘要

下一代量子计算机要求用于读取超导量子比特的低温低噪声放大器（LNA）的直流功耗降低。本文报道了一种100纳米栅长磷化铟高电子迁移率晶体管（InP HEMT）技术的处理和评估结果，该技术被用于此类LNA的设计。尺寸为4 × 50 µm的InP HEMT在晶圆上通过直流和S参数特性测试进行了测量。通过测量和建模配备InP HEMT的三级混合4–8 GHz低温LNA的增益和噪声，间接评估了器件的噪声性能。当LNA在2.1 mW的直流功率下工作时，InP HEMT LNA的平均噪声温度为1.4 K，平均增益为41.6 dB。在6 GHz频率下，InP HEMT的最小噪声温度估计为1.1 K。InP HEMT LNA所实现的性能与目前用于量子计算的LNA相当，但其直流功耗仅为其所需功率的27%。对InP HEMT的小信号建模表明，这是由于器件制造过程中使用了较大的栅极凹陷长度，从而导致输出电导较低。