10V约瑟夫森结阵电压基准

在 1V约瑟夫森结阵电压基准的基础上 ,10 V约瑟夫森结阵电压基准于 1999年底在中国计量科学研究院量子部电压实验室建立。其校准电压在 0 .1V～ 10 V范围内连续可调。校准固态电压标准 10 V输出值的合成不确定度为 5.4× 10 -9(1σ)     

10伏约瑟夫森结阵电压基准获国家科技进步奖

我院研制的“10伏约瑟夫森结阵电压基准”装置，荣获2003年度国家科技进步奖二等奖。     

我国的1V及10V约瑟夫森量子电压基准装置

文章描述了我国量子电压基准的建立、发展、现状和所取得的成果,以及与国际计量局进行基准关键比对的情况。     

可编程约瑟夫森结阵偏置组合算法研究

在可编程约瑟夫森量子电压标准系统中,快速并准确地计算各约瑟夫森子结阵的偏置状态是实现量子电压精准输出的前提。传统的枚举-索引算法通过遍历所有可能的偏置组合以寻找最优解,因此计算效率较低,难以适应量子电压非周期性连续变换输出等特殊应用场景。基于此,提出了一种面向三进制可编程约瑟夫森结阵的偏置组合算法。首先根据各子结阵中包含的约瑟夫森单结数量特征对子结阵进行自适应分组,并据此快速计算预偏置组合;进一步地,结合近似计算方法和量化误差补偿方法,克服预偏置组合中可能存在的子结阵失效、亚分辨率设计等特殊问题。实验结果表明,该算法在多种条件下均能找到最优偏置组合,并且计算效率明显优于传统的枚举-索引算法。     

约瑟夫森结阵器件的研究进展

介绍了约瑟夫森效应在电压基准方面的应用,综述了目前国内外对用于电压基准的约瑟夫森结阵的研究和发展过程,重点介绍了国内用于电压基准的Nb/NbxSi1-x/Nb单结的研究进展。     

交流约瑟夫森电压合成装置的研究

设计制作了一套交流约瑟夫森电压合成装置(JAWS),能够驱动1 V SINIS型可编程约瑟夫森结阵合成峰值1.2 V、 200 Hz以下频率的交流量子电压。实验结果表明,该装置能够合成200 Hz以下频率的交流量子电压,且合成60 Hz交流电压的不确定度优于5×10^-6,为进一步开展我国首个交流量子电压基准的研究工作奠定了基础。     

约瑟夫森电压标准的国际比对

不同国家的六个计量实验室用齐纳二极管作为传递电压标准进行了电压标准的国际。比对结果在测量不确定度内是吻合的，它仅受齐纳稳定性的限制。对于１．１０８Ｖ的输出而言，数据与线性回归拟合具有０．０４７μＶ的残余标准偏差。从而有可能据此证实西班牙ＴＰＹＣＥＡ新１Ｖ约瑟夫森电压标准的性能。     

国家电压副基准近年来的变化：用约瑟夫森电压标准进行监测

自１９９３年１Ｖ结阵约瑟夫森电压标准正常运行以来，就开始对国家电压副基准进行了连续的监测。经过近四年的连续测量发现：国家副基准电池组０５１中的十个标准电池的电动势都呈上升趋势，其中最大的０５１－２达到０．２０４μＶ／年，最小的０５１－８达到０．０４４μＶ／年，十个标准电池的电动势的算术平均值的变化速率为＋０．０８１μＶ／年，并且随时间几乎成直线上升关系。     

交流约瑟夫森电压标准系统的介绍

本文介绍了交流约瑟夫森电压标准系统的性能。该系统是一种新型的交流量子电压计量装置,用于校准常用的直流和交流电压标准。通过测试几个福禄克5700A系列校准器,其电压为10V,频率是1k Hz了解到该系统在工业环境中的性能和操作方法。交流电压标准的测量不确定度小于1×10-6     

基于SNS型双路约瑟夫森结阵驱动方法研究

根据SNS型双路约瑟夫森结阵的驱动原理以及结阵分段特点,提出了平衡三进制驱动算法,实现了双路约瑟夫森结阵偏置状态的快速计算。根据约瑟夫森结阵的偏置状态以及组合方式,采用节点电压法,准确合成了双路阶梯波交流量子电压的台阶电压值,最终实现了最小分辨率为2个结,有效位为15位的交流量子电压输出。双路交流量子电压互测实验结果表明,合成交流量子电压的最大误差为0.06 μV,双路信号同步性测试实验中,两个通道的相位差为-0.01 μrad,证明了合成双路交流量子电压具有较高的幅值准确度和相位同步性。     

约瑟夫森结工艺系统

超导电子学和超导量子信息等领域的核心元器件是约瑟夫森结,这是一种超导体/介质层/超导体三层结构的非线性器件.超导量子比特常用铝/氧化铝/铝结构的结,在量子芯片上制备这种约瑟夫森结,需要在衬底不离开真空环境的条件下,实施离子束刻蚀、样品方位角可调的电子束蒸发、气氛可控氧化等工艺过程.自主研发的约瑟夫森结工艺系统是一套集成...     

约瑟夫森结Nb电极的实验研究

通过溅射Ｎｂ膜张力与氩（Ａｒ）压强的关系，超导转变温度Ｔｃ，室温阻抗与液氮温度阻抗比ＲＲＴ／ＲＬＮ２，沉积中Ａｒ浓度ＣＡｒ与负偏压关系的测量和扫描电子显微镜的观察分析，对约瑟夫森结Ｎｂ电极作了研究。发现Ａｒ压强在１．１Ｐａ时，Ｎｂ膜呈现无应力状态；低负偏压下沉积的Ｎｂ膜晶粒结构是由致密膜到圆柱状。在偏压Ｕｂ＝－５０Ｖ时，获得表面致密均匀、晶粒结构合适的Ｎｂ膜。对Ｎｂ膜用阳极氧化电压谱图（ＡＶＳ）分     

约瑟夫森结Nb电极的实验研究

通过溅射Nb膜张力与氩（Ar）压强的关系，超导转变温度Tc，室温阻扰与液氮温度阻抗比RRT／RLN2，沉积中Ar浓度CAr与负偏压关系的测量和扫描电子显微镜的观察分析，对约瑟夫森结Nb电极作了研究。发现Ar压强在1．1Pa时，Nb膜呈现无应力状态；低负偏压下沉积的Nb膜晶粒结构是由致密膜到圆柱状。在偏压Ub＝－50V时，获得表面致密均匀、晶粒结构合适的Nb膜。对Nb膜用阳极氧化电压谱图（AVS）分析，证实沉积的Nb膜内不存在氧化物、寄生结和分层界面。     

我国的1V及10V约瑟夫森量子电压基准装置

文章描述了我国量子电压基准的建立、发展、现状和所取得的成果，以及与国际计量局进行基准关键比对的情况。     

交流量子电压标准研究综述

相比于传统的实物电压标准,基于约瑟夫森效应建立的交流量子电压标准,具有复现性好、稳定性高和不确定度低等优点。从物理原理、存在问题以及应用价值等角度出发,梳理、归纳先后发展起来的可编程约瑟夫森电压标准和脉冲驱动的交流约瑟夫森电压标准,并比较这两种量子电压标准的计量性能,介绍我国构建交流量子电压标准的现状及进展。     

电压标准的现状与发展趋势

本文是电压标准世纪行的速写篇。简述直流电压标准的现状与发展趋势。温度及测温影响是量子基准一标准电池传递环节中重要的误差源，减小其影响的唯一途径是量子基准的适度普及。     

基于约瑟夫森量子电压的交流功率测量系统及方法研究

基于约瑟夫森量子电压标准设计了交流功率差分测量系统。通过分析差分采样系统的误差分布及误差传递函数,提出换向差分测量方法,减小了差分采样系统的增益误差,提高了电压幅值测量准确度;通过分析衰减系数η,证明了采用换向差分测量较容易实现10-7量级电压幅值测量。通过评估差分采样系统零相位,结果证明了差分采样系统具有较好的相位测量稳定性。分析了交流功率差分测量系统的不确定度分量,评估了功率因数为1.0,0.5 L和0.5 C时的功率测量不确定度,通过与国家交流功率基准装置进行实验比对,证明了基于约瑟夫森量子电压交流功率测量系统不确定度评估的合理性。