一种超导量子芯片及一种量子计算机制造技术

本申请公开了一种超导量子芯片，属于量子计算技术领域，它包括：比特单元，包括依次耦合连接的多个比特一维链，比特一维链包括至少三个量子比特，且相邻的量子比特耦合连接；以及读取谐振腔和调控线路，读取谐振腔位于比特单元的内部空间或外部空间，调控线路至少部分的位于比特单元的内部空间或外部空间，且读取谐振腔和调控线路与量子比特耦合连接。本申请通过比特一维链形成的比特单元具有可以用于形成读取谐振腔和调控线路的内部空间和外部空间，内部空间和外部空间大小可以根据需要调整，从而解决了现有技术中集成扩展量子比特时，难以有足够空间布置对应测控信号传输线的问题，有助于实现在基底上集成扩展大数量量子比特。比特。比特。

【技术实现步骤摘要】
一种超导量子芯片及一种量子计算机


[0001]本申请属于量子信息领域，尤其是量子计算
，特别地，本申请涉及一种超导量子芯片及一种量子计算机。

技术介绍

[0002]量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子计算机的特点主要有运行速度较快、处置信息能力较强、应用范围较广等。与一般计算机比较起来，信息处理量愈多，对于量子计算机实施运算也就愈加有利，也就更能确保运算具备精准性。
[0003]目前的量子比特的结构常采用单个对地的电容，及一端接地、另一端与该电容连接的超导量子干涉装置，而在面积有限的衬底上集成扩展量子比特时，量子比特的排布还影响着读取谐振腔和测控信号传输线的布置，例如，随着集成的量子比特越来越多，衬底上难以有足够的空间布置读取谐振腔和测控信号传输线等结构。而随着计算能力的发展需求，在量子芯片上扩展集成越来越多的量子比特成为不可避免的趋势，如何合理的排布量子比特并布置读取谐振腔和测控信号传输线等结构亟待解决，因此，目前亟需提出一种超导量子芯片结构以适应在衬底上集成扩展大数量量子比特的需求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中集成扩展量子比特时，难以有足够的空间布置对应读取谐振腔和测控信号传输线等结构的问题，本申请提供一种超导量子芯片及一种量子计算机，它提出一种超导量子芯片结构以适应在衬底上集成扩展大数量量子比特的需求。
[0005]本申请的实施例的一个方面提供了一种超导量子芯片，包括：
[0006]比特单元，包括首尾依次耦合连接的多个比特一维链，所述比特一维链包括至少三个量子比特，且相邻的所述量子比特耦合连接；以及
[0007]读取谐振腔和调控线路，所述读取谐振腔位于所述比特单元的内部空间或外部空间，所述调控线路至少部分的位于所述比特单元的内部空间或外部空间，且所述读取谐振腔和所述调控线路与所述量子比特耦合连接。
[0008]如上所述的超导量子芯片，其中，与同一比特一维链中的所述量子比特耦合连接的所述读取谐振腔分布于所述同一比特一维链的同一侧。
[0009]如上所述的超导量子芯片，其中，所述读取谐振腔均位于所述内部空间。
[0010]如上所述的超导量子芯片，其中，多个所述比特一维链形成四边形、五边形或六边形。
[0011]如上所述的超导量子芯片，其中：
[0012]所述调控线路的第一部分位于第一基底上；
[0013]所述比特单元、所述读取谐振腔，以及所述调控线路的第二部分位于第二基底上且所述第一部分与所述量子比特耦合连接，所述第一部分和所述第二部分电连接。
[0014]如上所述的超导量子芯片，其中，所述第二基底上形成有穿孔，所述第二部分位于所述穿孔内。
[0015]如上所述的超导量子芯片，其中，处于相邻位置的两个所述量子比特之间还形成有耦合结构，且所述耦合结构的频率可调谐。
[0016]如上所述的超导量子芯片，其中，所述耦合结构包括对地的电容，以及与所述电容并联的超导量子干涉装置。
[0017]如上所述的超导量子芯片，其中，所述超导量子干涉装置包括相互并联的约瑟夫森结，所述约瑟夫森结为隧道结、点接触、或者其他呈现约瑟夫森效应的结构。
[0018]本申请的实施例的另外一个方面提供了一种量子计算机，所述量子计算机至少设置有如上所述的超导量子芯片。
[0019]与现有技术相比，本申请实施例提供的超导量子芯片中比特单元包括首尾依次耦合连接的多个比特一维链，所述比特一维链包括至少三个量子比特，且相邻的所述量子比特耦合连接，以及位于所述比特单元的内部空间或外部空间的读取谐振腔，至少部分的位于所述比特单元的内部空间或外部空间的调控线路，且所述读取谐振腔和所述调控线路与所述量子比特耦合连接。因而，利用本申请实施例提供的超导量子芯片能够通过所述比特一维链中包括的量子比特的数量和/或物理尺寸调整比特单元的内部空间和外部空间大小，从而可以预留出较大的空间，方便读取谐振腔和测控信号传输线等结构的设计和布置，例如，在该内部空间和外部空间可以形成与所述量子比特耦合连接读取谐振腔和调控线路，从而解决了现有技术中集成扩展量子比特时，难以有足够空间布置读取谐振腔和测控信号传输线等结构的问题，有助于实现在基底上集成扩展大数量量子比特。
附图说明
[0020]图1为本申请实施例提供的一种超导量子芯片的元器件分布示意图；
[0021]图2为本申请实施例提供的一种超导量子芯片的结构示意图；
[0022]图3为图2中第一芯片2的结构示意图；
[0023]图4为图2中第二芯片3的结构示意图；
[0024]图5为本申请实施例提供的一种频率可调的耦合结构35的结构示意图。
[0025]附图标记说明：
[0026]1－超导量子芯片，11－第一比特一维链，12－第二比特一维链，13－第三比特一维链，14－第四比特一维链，
[0027]2－第一芯片，21－第一基底，22－第一调控线路，23－调控连接部，24－第一读取线路，25－读取连接部，
[0028]3－第二芯片，31－第二基底，32－量子比特，33－第二调控线路，34－读取谐振腔，35－耦合结构，36－第二读取线路，37－第三读取线路，351－电容，352－超导量子干涉装置，353－磁通调制信号线。
具体实施方式
[0029]以下详细描述仅是说明性的，并不旨在限制实施例和/或实施例的应用或使用。此外，无意受到前面的“
技术介绍
”或“
技术实现思路
”部分或“具体实施方式”部分中呈现的任何明
示或暗示信息的约束。
[0030]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，现在参考附图描述一个或多个实施例，其中，贯穿全文相似的附图标记用于指代相似的组件。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节，以便提供对一个或多个实施例的更透彻的理解。然而，很明显，在各种情况下，可以在没有这些具体细节的情况下实践一个或多个实施例，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
[0031]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0032]根据构建量子比特所采用的不同物理体系，量子比特在物理实现方式上包括超导量子电路、半导体量子点、离子阱、金刚石空位、拓扑量子、光子等。
[0033]超导量子电路是目前进展最快最好的一种固体量子计算实现方法。由于超导量子电路的能级结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超导量子芯片，其特征在于，包括：比特单元，包括首尾依次耦合连接的多个比特一维链，所述比特一维链包括至少三个量子比特，且相邻的所述量子比特耦合连接；以及读取谐振腔和调控线路，所述读取谐振腔位于所述比特单元的内部空间或外部空间，所述调控线路至少部分的位于所述比特单元的内部空间或外部空间，且所述读取谐振腔和所述调控线路与所述量子比特耦合连接。2.根据权利要求1所述的超导量子芯片，其特征在于，与同一比特一维链中的所述量子比特耦合连接的所述读取谐振腔分布于所述同一比特一维链的同一侧。3.根据权利要求1或2所述的超导量子芯片，其特征在于，所述读取谐振腔均位于所述内部空间。4.根据权利要求1所述的超导量子芯片，其特征在于，多个所述比特一维链形成四边形、五边形或六边形。5.根据权利要求1、2或4所述的超导量子芯片，其特征在于，所述调控线路的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李松，杨振权，
申请(专利权)人：合肥本源量子计算科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：