[发明专利]共面波导通量量子比特设备

说明书

量子比特设备包括不由约瑟夫逊结中断的细长薄膜，与细长薄膜的近端电接触的量子器件，以及与细长薄膜共面并与细长薄膜的远端电接触的接地平面，其中薄膜，量子器件和接地平面包括在设计的工作温度下超导的材料。

背景技术

量子计算是一种相对较新的计算方法，其利用量子效应，例如基本状态的叠加和纠缠以比经典数字计算机更有效地执行某些计算。与数字计算机相比，以比特(例如，“1”或“0”)的形式存储和操纵信息，量子计算系统可以使用量子位来操纵信息。量子位可以指能够叠加多个状态(例如，“0”和“1”状态的数据)和/或数据本身叠加在多个状态中的量子器件。根据常规术语，量子系统中的“0”和“1”状态的叠加可以表示为例如α│0+β│0。

数字计算机的“0”和“1”状态分别类似于量子位的│0和│1基本状态。值│α│2表示量子比特在│0状态的概率，而│β│2表示量子比特在│1基础状态的概率。

发明内容

本公开涉及共平面波导通量量子比特。通常，在第一方面，本公开的主题可以体现在量子比特设备中，该量子比特设备包括未由约瑟夫逊结中断的细长薄膜，与细长薄膜的近端电接触的量子器件(例如，超导量子干涉器件(SQUID))，以及与细长薄膜共面并与细长薄膜的远端电接触的接地平面，其中薄膜，量子器件，并且接地平面包括在设计的工作温度下超导的材料。

设备的实施方式可以单独地或组合地可选地包括以下特征中的一个或多个。例如，在一些实施方式中，细长薄膜包括第一侧和第二相对侧，并且第一侧和第二侧中的每一个与超导接地平面分开相应的间隙。每个相应间隙的宽度可以沿着细长薄膜的长度是恒定的。

在一些实施方式中，细长薄膜，超导环和接地平面中的每一个包括铝或铌。

在一些实施方式中，量子器件包括由至少一个约瑟夫逊结中断的超导环。量子器件可以仅包括中断超导环的两个约瑟夫逊结。

在一些实施方式中，量子比特还包括衬底，其中细长薄膜，接地平面和量子器件位于衬底的表面上。衬底可以包括蓝宝石。

在一些实施方式中，细长薄膜包括沿着第一方向延伸的第一部分和沿第二不同方向延伸的第二部分。

通常，在另一方面，本申请的主题可以体现在量子比特设备中，该量子比特设备包括不被约瑟夫逊节中断的细长薄膜，并且包括沿第一方向延伸的第一部分和沿着第二方向延伸的第二部分，在第一和第二部分之间的位置处与细长薄膜电接触的量子器件(例如，SQUID)以及与细长薄膜共平面且与细长薄膜电接触的接地平面，其中薄膜，量子器件和接地平面包括在设计的工作温度下超导的材料。

通常，在另一方面，本申请的主题可以体现在量子比特控制系统中，该量子比特控制系统包括量子比特设备，该量子比特设备具有(a)不被约瑟夫逊结中断的细长薄膜，(b)量子器件(例如，SQUID)，其与细长薄膜的近端电接触，以及(c)与细长薄膜共面并与细长薄膜的远端电接触的接地平面，其中薄膜，量子器件和接地平面包括在设计的工作温度下超导的材料。量子比特控制系统还包括与细长薄膜相邻的量子比特偏置控制装置，使得量子比特偏移控制装置在操作期间感应耦合到细长薄膜，并且量子器件偏置控制装置与量子比特设备的量子器件相邻，使得量子器件偏置控制器件在操作期间感应耦合到量子器件。

装置的实施方式可以单独地或组合地可选地包括以下特征中的一个或多个。例如，在一些实现中，量子比特偏置控制装置与细长超导薄膜电接触。

在一些实施方式中，量子比特偏置控制装置包括分流器。分流器可以包括多个电感器。分流器可以包括中心薄膜迹线和外部薄膜迹线，该外部薄膜迹线形成围绕中心薄膜迹线的开口环，并且与细长薄膜电接触，其中中心薄膜迹线的一端在沿着开口环的多个不同位置处与外部薄膜迹线电接触。

在一些实施方式中，量子器件偏置控制装置可以包括内部薄膜环和至少部分地限制内部薄膜环并且与量子器件电接触的外部薄膜环。