[发明专利]一种量子芯片及抑制量子芯片中信号串扰的方法

说明书

本发明公开了一种量子芯片及抑制量子芯片中信号串扰的方法，包括：第一芯片，设置有第一信号线路；第二芯片，设置有第二信号线路，所述第二芯片与所述第一芯片之间通过倒装架构连接，所述第二信号线路与所述第一信号线路在量子芯片的俯视投影面上存在重叠区域；其中，所述第一芯片和所述第二芯片之间设置有空气桥，所述空气桥覆盖所述重叠区域。本发明有效抑制量子芯片上下层信号线信号串扰。

技术领域

本发明涉及量子技术领域，具体涉及一种量子芯片及抑制量子芯片中信号串扰的方法。

背景技术

量子系统已经展现出了远超现有数字信息处理系统的信息处理能力，被视为下一代信息技术的关键技术所在。超导量子芯片的发展最为迅速。Google于2019年发布53量子比特的Sycamore芯片，USTC2021年发布62比特的“祖冲之号”芯片，均已展现出优于现有经典计算机的优势。量子超导芯片的发展将面对大规模比特芯片设计以及大规模比特芯片中信号干扰抑制问题的挑战。

随着量子比特数量的增加，相应的量子芯片的线路布局复杂度以及芯片上的信号串扰增强，采用倒装芯片技术将极大地缓解这一问题。但随之而来的是倒装芯片中上下层芯片线路信号发生串扰的问题，导致量子比特相干时间短、量子操作的精确度受到影响，现有方案中通常增加上下层芯片之间的距离，从而减少信号串扰，但其无法对上下层芯片进行完全隔离，减少信号串扰效果有限，尤其无法减少上下层信号重叠部分的信号串扰。

发明内容

本发明的目的是提供一种量子芯片及抑制量子芯片中信号串扰的方法，有效抑制量子芯片上下层信号线信号串扰。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种量子芯片包括：

第一芯片，设置有第一信号线路；

第二芯片，设置有第二信号线路，所述第二芯片与所述第一芯片之间通过倒装架构连接，所述第二信号线路与所述第一信号线路在量子芯片的俯视投影面上存在重叠区域；

其中，所述第一芯片和所述第二芯片之间设置有空气桥，所述空气桥覆盖所述重叠区域。

作为本发明的进一步改进，在量子芯片的俯视投影面上，所述空气桥的面积大于等于所述重叠区域面积，且所述空气桥与相邻的第一信号线或第二信号线之间相隔一定距离。

作为本发明的进一步改进，所述第一信号线路和所述第二信号线路在所述重叠区域相互垂直设置。

作为本发明的进一步改进，在量子芯片的俯视投影面上，当存在一区域上设置有相邻且相互平行的第二信号线路与同一第一信号线路均有重叠区域时，此区域内的所有重叠区域共用一个所述空气桥。

作为本发明的进一步改进，所述空气桥设置在所述第一芯片上或所述第二芯片上。

作为本发明的进一步改进，所述第一信号线路或所述第二信号线路为共面波导结构，所述共面波导结构包括中心带、设置在所述中心带两侧的绝缘带、以及设置在绝缘带相对中心带外侧的接地带，所述空气桥架设在两侧所述接地带上，所述空气桥隔离所述重叠区域内的所述中心带。

作为本发明的进一步改进，所述空气桥的形状为梯形桥或拱形桥，所述空气桥的材质采用铝或钽，所述空气桥内填充有介电常数小的介质。

作为本发明的进一步改进，所述第一芯片上设置有超导量子比特，所述第一信号线路为所述超导量子比特之间的耦合线路；所述第二信号线路为超导量子比特的XY旋转操作信号线、Z旋转操作信号线以及读取线路；所述第一芯片和所述第二芯片通过金属键合或硅通孔连接。

一种抑制量子芯片中信号串扰的方法，采用如上所述的一种量子芯片，包括以下步骤：

S1：分别在量子芯片的第一芯片和第二芯片上布置第一信号线路和第二信号线路，其中第一芯片和第二芯片倒装连接；