[发明专利]多耦合腔超导量子比特的版图结构及量子芯片有效

申请号：	201910862309.4	申请日：	2019-09-12
公开（公告）号：	CN110782035B	公开（公告）日：	2022-03-18
发明（设计）人：	王乔;郑建辉;郭科选;周明	申请（专利权）人：	华东计算技术研究所（中国电子科技集团公司第三十二研究所）
主分类号：	G06N10/40	分类号：	G06N10/40;G06N10/20
代理公司：	上海段和段律师事务所 31334	代理人：	李佳俊;郭国中
地址：	201800 ***	国省代码：	上海;31
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摘要：
搜索关键词：	耦合超导量子比特版图结构芯片
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【说明书】：

本发明提供了一种多耦合腔超导量子比特的版图结构及量子芯片，包括：量子比特运算模块和量子比特耦合模块；每两个所述量子比特运算模块相互连接构成一个量子比特运算模块组，所述量子比特耦合模块的一端连接在一个量子比特运算模块组的两个所述量子比特运算模块之间，另一端连接在另一个量子比特运算模块组的两个所述量子比特运算模块之间。本发明采用多个耦合腔实现两组量子比特之间耦合，同时在相连的耦合腔之间采用电容隔离，防止谐振腔之间相互串扰，结合电容耦合和腔耦合可以在相同的空间上实现更多量子位耦合。

技术领域

本发明涉及量子比特设计领域，具体地，涉及一种多耦合腔超导量子比特的版图结构及量子芯片。

背景技术

超导量子比特是量子化的能级，其频率范围为4-10GHZ。采取谐振腔色散读取方案。主体线路由传输线，读取谐振腔，微波控制线，脉冲控制线，跨导，及包含电容和约瑟夫森结的量子比特组成。通过调整超导量子比特各电路参数的相对大小，设计不同的哈密顿量，从而形成不同的能级结构。选择在微波频段能量范围内，利用现有成熟的微波技术对量子态进行操控和读出。

超导量子芯片目前大部分采用单层布线。超导量子比特的核心部件是约瑟夫森结，外围电路用射频电路仿真软件进行仿真，因此对版图面积有一定的限制。同时量子位之间的相互耦合也是芯片设计中要考虑的难点。

专利文献CN 105957832A公开了一种用于表面编码方案超导量子比特系统的布线方法及布线板，属于量子系统领域。所述布线板包括量子芯片基片、若干个绝缘层、布线层和若干个接地层，所述量子芯片基片上设置有若干个量子比特和若干个耦合器，所述绝缘层覆盖设置在所述量子芯片基片的下表面；所述布线层设置于所述若干个绝缘层中的绝缘层内，所述布线层与所述量子比特和/或所述耦合器连接；所述若干个接地层对应设置于所述若干个绝缘层的上表面和下表面。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种多耦合腔超导量子比特的版图结构及量子芯片。

根据本发明提供的一种多耦合腔超导量子比特的版图结构，包括：量子比特运算模块和量子比特耦合模块；

每两个所述量子比特运算模块相互连接构成一个量子比特运算模块组，所述量子比特耦合模块的一端连接在一个量子比特运算模块组的两个所述量子比特运算模块之间，另一端连接在另一个量子比特运算模块组的两个所述量子比特运算模块之间。

优选地，所述量子比特耦合模块包括耦合腔。

优选地，不同所述量子比特耦合模块之间依次相连呈线状和/或环状。

优选地，相连的两个所述耦合腔之间设置有电容。

优选地，所述量子比特运算模块包括：十字电容；

所述十字电容包括四个端部：第一端、第二端、第三端和第四端；

所述第一端与量子信号读取谐振腔连接，所述第二端和所述第三端分别与量子信号控制线连接，每个所述量子比特运算模块组的两个十字电容的所述第四端相连。

优选地，所述的多耦合腔超导量子比特的版图结构还包括馈线，所述馈线包括馈线输入端和馈线输出端，所述馈线环绕所有的所述量子信号读取谐振腔作为读取总线。

优选地，每个所述量子比特运算模块组中的两个所述量子信号读取谐振腔的频率不同。