[实用新型]量子芯片、量子数据总线及微波传输线谐振腔

说明书

技术领域

本申请涉及微波器件技术领域，更具体地说，涉及一种量子芯片、量子数据总线及微波传输线谐振腔。

背景技术

在目前主流的固态量子比特体系中，微波谐振腔是多个量子比特间耦合以及信息传递的首选媒介。它汇总了多个量子比特独立操作以及相互纠缠的信息，因此，我们称之为“量子数据总线”。目前使用最多的微波谐振腔是半波长的共面波导谐振腔，量子比特放置于共面波导谐振腔的两个末端，利用电压波腹的性质来增强量子比特之间的耦合。

然而，普通的微波谐振腔的承载能力有限，最多只能耦合两至四个量子比特，一般只能通过增加微波谐振腔数量的方式来增加量子芯片能够耦合的量子比特数量，这种方式无疑增加了量子芯片结构设计复杂性。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种量子芯片、量子数据总线及微波传输线谐振腔，以实现在不增加量子芯片结构设计复杂性的基础上，增加微波传输线谐振腔能够耦合的量子比特数量的目的。

为实现上述技术目的，本实用新型实施例提供了如下技术方案：

一种微波传输线谐振腔，包括：基片、位于所述基片表面的中心节点和至少三个终端；其中，

所述中心节点与每个所述终端通过传输线连接，所述中心节点的任意边长大于所述传输线的宽度，且所述中心节点与每个所述终端之间的传输线长度均相等；

每两个所述终端之间的传输线长度均相等。

可选的，所述终端为共面波导终端或交指电容终端或微带线终端。

可选的，还包括：至少一个次级节点；

所述次级节点位于所述中心节点与所述终端之间，所述次级节点到终端的距离与所述次级节点到中心节点的距离之比小于或等于1；

所述次级节点通过所述传输线连接两个所述终端。

可选的，所述终端的数量为8个，所述次级节点的数量为4个；

4个所述终端通过所述传输线与所述中心节点连接；

4个所述次级节点位于所述中心节点与所述终端连接的中点。

可选的，所述中心节点、终端和传输线的制备材料为铌。

可选的，所述传输线的形状为直线形状或曲线形状。

可选的，所述基片为单晶硅基片或蓝宝石基片。

一种微波传输线谐振腔的制备方法，包括：

提供基片；

在所述基片表面形成一层预设金属层；

对所述预设金属层进行刻蚀，形成中心节点和通过传输线与所述中心节点连接的至少三个终端；

所述中心节点的任意边长大于所述传输线的宽度，且所述中心节点与每个所述终端之间的传输线长度均相等；

每两个所述终端之间的传输线长度均相等。

一种量子数据总线，包括如上述任一项所述的微波传输线谐振腔。

一种量子芯片，包括量子比特及如上述任一项所述的微波传输线谐振腔。

从上述技术方案可以看出，本实用新型实施例提供了一种量子芯片、量子数据总线及微波传输线谐振腔，其中，所述微波传输线谐振腔从同一个中心节点出发，利用传输线延伸至多个终端，每一个终端都可以用于耦合一至两个量子比特，从而增加了微波传输线谐振腔能够耦合的量子比特数量；并且所述微波传输线谐振腔较现有技术中的微波谐振腔能够耦合的量子比特数量更多，不需要通过增加微波谐振腔数量的方式来增加量子芯片能够耦合的量子比特数量，降低了能够耦合多量子比特的量子芯片的结构设计复杂性。

进一步的，通过实验发现，以中心节点到每个终端的传输线长度相等，以及每两个终端之间的传输线长度相等的原则设计的微波传输线谐振腔可以将不同终端间的信号干扰降至最低，在维持单一的耦合模式的同时，耦合量子比特的能力随终端的数量线性提升，有利于整个量子芯片实施整齐划一的规划与设计。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请的一个实施例提供的一种微波传输线谐振腔的表面结构示意图；

图2为本申请的一个实施例提供的一种中心节点的结构示意图；

图3为本申请的另一个实施例提供的一种中心节点的结构示意图；

图4(a)和图4(b)为表征具有四个终端的微波传输线谐振腔的S参数的示意图；