具有用于改进接合特性的金属结构的超导柔性电路板制造技术

柔性电路板可以用于在量子计算系统中发送信号。柔性电路板可以包括至少一个介电层和布置在至少一个介电层的表面上的至少一个超导层。至少一个超导层可以包括超导材料。超导材料可以在低于大约3开尔文下是超导的。柔性电路板可以具有被电镀到至少一个超导层上的至少一个金属结构。至少一个金属结构。至少一个金属结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于改进接合特性的金属结构的超导柔性电路板
[0001]优先权要求
[0002]本申请要求于2020年9月16日提交的题为“Superconducting Flex Circuit Boards having Metal Structures for Improved Interfacing Characteristics”的美国临时申请序列号63/079,263的优先权，该申请通过引用并入本文。


[0003]本公开通常涉及量子计算系统，并且更具体地，涉及用于量子计算应用的具有改进接合特性的金属结构的超导柔性电路板。

技术介绍

[0004]量子计算是一种利用量子效应——诸如基态和纠缠的叠加——的优势，比经典数字计算机更有效地执行某些计算的计算方法。与以比特(例如，“1”或“0”)形式存储和操纵信息的数字计算机不同，量子计算系统可以使用量子比特(“量子位”)来操纵信息。量子位可以指使得能够叠加多个状态的量子设备，例如，“0”和“1”二者的状态下的数据，和/或多个状态下数据本身的叠加。根据传统术语，量子系统中“0”和“1”状态的叠加可以表示为，例如，|0>+b|1>。数字计算机的“0”和“1”状态分别类似于量子位的|0>和|1>基态。

技术实现思路

[0005]本公开的实施例的各方面和优点将在以下描述中部分阐述，或者可以从描述中学习，或者可以通过实施例的实践来学习。
[0006]本公开的一个示例方面涉及一种用于在量子计算系统中发送信号的柔性电路板。柔性电路板可以包括至少一个介电层和布置在至少一个介电层的表面上的至少一个超导层。至少一个超导层可以包括超导材料。超导材料可以在低于大约3开尔文下是超导的。柔性电路板可以具有被电镀到至少一个超导层上的至少一个金属结构。
[0007]本公开的另一示例方面涉及一种用于制造用于在量子计算系统中发送信号的柔性电路板的方法。所述方法可以包括在第一介电层的第一侧上沉积第一超导层。所述方法可以包括在第一超导层上沉积第一金属膜。所述方法可以包括蚀刻第一金属膜以去除第一金属膜的第一去除部分并留下第一金属膜的第一剩余部分。所述方法可以包括将金属结构电镀到布置在第一超导层上的第一金属膜的第一剩余部分上。
[0008]本公开的另一示例方面涉及一种操作包括柔性电路板的量子计算系统的方法。所述方法可以包括通过一个或多个经典处理器将控制脉冲发送到一条或多条超导信号线。一条或多条超导信号线被布置在一个或多个柔性电路板中。一个或多个柔性电路板包括被电镀在一条或多条超导信号线上的至少一个金属结构。所述方法可以包括由一条或多条信号线将控制脉冲通过一个或多个柔性电路板发送到一个或多个量子计算设备。所述方法可以通过一个或多个量子计算设备施加控制脉冲以至少部分地基于控制脉动实现至少一个量子操作。
[0009]本公开的其他方面涉及各种系统、装置、非临时性计算机可读介质、用户接口和电子设备。
[0010]参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解本公开的各种实施例的这些和其他特征、方面和优点。并入本说明书并构成本说明书一部分的附图示出了本公开的示例实施例，并且与说明书一起用于解释相关原理。
附图说明
[0011]在参考附图的说明书中阐述了对本领域普通技术人员的实施例的详细讨论，其中：
[0012]图1描绘根据本公开的示例实施例的示例量子计算系统；
[0013]图2描绘根据本公开的示例实施例的示例量子计算系统；
[0014]图3描绘根据本公开的示例实施例的示例量子计算系统；
[0015]图4描绘根据本公开的示例实施例的示例柔性电路板的截面图；
[0016]图5描绘根据本公开的示例实施例的示例柔性电路板的截面图；
[0017]图6描绘根据本公开的示例实施例的示例柔性电路板的截面图；
[0018]图7描绘根据本公开的示例实施例的处于制造工艺的各个阶段的柔性电路板；
[0019]图8描绘用于制造用于在量子计算系统中发送信号的柔性电路板的示例方法；以及
[0020]图9描绘根据本公开的示例实施例的操作包括柔性电路板的量子计算系统的示例方法。
具体实施方式
[0021]本公开的示例方面涉及超导柔性电路板，诸如在具有改进的信号传输的量子计算系统中有用的超导柔性电路板。量子计算中的一个挑战涉及包括量子硬件(例如，量子位)的过冷量子系统和经典计算系统(例如，二进制计算系统)之间的通信。量子计算系统可以至少部分地由经典计算系统控制。经典计算系统可以与量子硬件保持分离。例如，量子硬件可以被布置在真空腔中(例如，在由真空腔形成的真空中)和/或经典计算系统可以被布置在真空腔的外部(例如，由真空腔形成的真空的外部)。真空腔可以在可以在大约室温下操作的经典计算系统和可以在大约绝对零度(例如，低于大约10毫开尔文)下操作的量子硬件之间提供温度梯度。
[0022]量子计算系统可能需要经典计算系统和量子系统(例如，量子位)之间的快速和鲁棒的通信，以精确和可靠地实现量子门操作和/或量子态测量。为了满足这一要求，许多系统在经典计算系统和量子系统之间采用物理信号线，诸如导线。
[0023]量子硬件的复杂性不断增加(例如，更多数量的量子位)可能会给管理经典计算系统和量子硬件之间的物理信号线带来挑战。例如，在某些情况下，每个量子位可能需要一条或多条信号线以向量子位发送信号和/或从量子位发送信号。例如，所需信号线的数量可以随着量子系统中量子位的数量至少近似线性地增长，如果不大于线性的话。例如，在某些情况下，每个量子位可能需要四条信号线，即使部分或全部信号线被多路复用。因此，增加量子硬件的密度可能是增加信号线和/或量子计算系统的组件之间所需的互连的密度的原因
之一，诸如量子硬件、真空腔的端部(例如，入口)、不同冷却级的馈通和/或其他组件。此外，量子硬件的复杂性增加可能是对串扰、噪声、干扰等的更大易感性的原因之一。因此，信号线必须为其他考虑提供足够的性能，诸如热导率、噪声和/或串扰鲁棒性等。
[0024]作为一个示例，许多量子计算应用使用超导量子位，其在大约绝对零度或大约0开尔文——诸如低于大约3开尔文——的温度下实现超导性或零电阻。因此，与量子计算相关联的一个挑战包括将具有超导量子位的量子硬件冷却到超导量子位实现超导性的温度。例如，在一些情况下，超导量子位必须被冷却到低于约0.1开尔文(K)，例如低于大约0.02开尔文或20毫开尔文(mK)。通常，经典计算系统可以被保持在比量子硬件更高的温度，例如，大约在室温下。物理信号线可以连接到量子硬件，从而在经典计算系统和量子硬件之间形成热导体。物理信号线能够降低被配置为冷却量子计算系统的量子硬件和/或其他组件的冷却系统(例如，低温冷却系统)的效率。虽然即使是一条信号线也会导致冷却需求增加，但是随着量子硬件的复杂性不断增长，这个问题可能会变得更加严重。因此，将量子硬件耦合到经典计算系统的信号线可以期望在物理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在量子计算系统中发送信号的柔性电路板，所述柔性电路板包括：至少一个介电层；以及至少一个超导层，布置在至少一个介电层的表面上，至少一个超导层包括超导材料，超导材料在低于大约3开尔文下是超导的；其中，柔性电路板具有被电镀到至少一个超导层上的至少一个金属结构。2.根据权利要求1所述的柔性电路板，其中，超导材料包括铌。3.根据权利要求1所述的柔性电路板，其中，至少一个介电层包括聚酰亚胺。4.根据权利要求1所述的柔性电路板，其中，至少一个金属结构包括铜。5.根据权利要求1所述的柔性电路板，其中，至少一个金属结构是通孔板，所述通孔板覆盖延伸穿过至少所述至少一个介电层和所述至少一个超导层的通孔。6.根据权利要求1所述的柔性电路板，其中，至少一个金属结构是互连垫。7.根据权利要求6所述的柔性电路板，其中，互连垫被配置为耦合到超导层的至少一条信号线。8.根据权利要求7所述的柔性电路板，其中，至少一个超导层具有第一端和相对的第二端，其中，第一互连垫被布置在至少一个超导层的第一端上，并且第二互连垫被布置在至少一个超导体层的第二端上。9.根据权利要求1所述的柔性电路板，其中：至少一个超导层包括：第一接地层；第二接地层；和信号线层，布置在第一接地层和第二接地层之间，信号线层包括一条或多条信号线；至少一个介电层包括：第一介电层，布置在第一接地层和信号线层之间；和第二介电层，布置在第二接地层和信号线层之间。10.根据权利要求9所述的柔性电路板，其中，至少一个金属结构包括多个互连垫，多个互连垫被布置在第一接地层、第二接地层和信号线层的每一端上。11.根据权利要求9所述的柔性电路板，其中，至少一个金属结构是通孔板，通孔板覆盖延伸穿过第一接地层、第一介电层、信号线层、第二介电层和第二接地层的通孔。12.根据权利要求1所述的柔性电路板，还包括：至少一个粘附层，被布置在至少一个超导层和至少一个金属结构之间。13.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：谷歌有限责任公司，
类型：发明
国别省市：