[实用新型]一种电极、约瑟夫森结、超导量子器件和芯片

说明书

本申请公开了一种电极、约瑟夫森结、超导量子器件和芯片，属于量子芯片制造领域。该电极被用于超导器件。超导器件具有衬底以及形成于衬底表面的超导层和电容器，并且超导层具有槽，而电容器容纳于槽内。而电极则包括位于槽内的极板，并且极板与电容器呈一体连接的结构。该电极能够被用于制作约瑟夫森结，并且约瑟夫森结的电极与电容一体连接而无需通过额外的连接层连接，从而可以避免因为连接层的制作和处理所导致的问题。

技术领域

本申请属于量子芯片制备领域，具体涉及一种电极、约瑟夫森结、超导量子器件和芯片。

背景技术

约瑟夫森结是超导量子芯片中的关键器件之一。超导量子芯片的性能从很大程度上依赖于高品质、高稳定性的约瑟夫森结的实现。约瑟夫森结大体上是一类超导体的弱连接结构。约瑟夫森结存在多种类型，其中的一种典型的约瑟夫森结大致具有三层堆叠式的结构。

目前，在超导量子比特中的常规约瑟夫森结具有下述之结构：超导体、绝缘体和超导体的依次叠层。在制作上述超导量子比特时，比特电容和约瑟夫森结需要通过连接层进行连接。但是需要在制作连接层之前对结进行表面的氧化层去除处理。然而，这样的去除处理会使结受到损坏、性能降低和稳定性变差。

实用新型内容

有鉴于此，本申请公开了一种电极、约瑟夫森结、超导量子器件和芯片。该方案中的电极以及基于其的约瑟夫森结、器件和芯片具有制作简单、性能稳定等优点。

本申请示例的方案，通过如下内容实施。

在第一方面，本申请的示例提出了一种用于制作超导器件中的约瑟夫森结的电极。

其中，超导器件具有衬底以及形成于衬底表面的超导层和电容器；超导层具有容纳电容器的槽。该电极包括位于槽内的极板；其中的极板与电容器连接并且呈一体结构。

在该电极中，其极板与电容器连接并且呈一体结构。换言之，在这样的结构形式中，将约瑟夫森结的一个超导体结构(即前述之电极)与电容器以一体的结构进行构建。因此，在制作上述超导器件时，电容器与约瑟夫森结不需要通过额外配置的连接层进行连接，从而能够在制作工艺过程中避免使用因引入连接层所需要实施的制作和对其处理的操作，因此，可以克服因为这些操作而带来的对约瑟夫森结的不利影响。

根据本申请的一些示例，极板为一个，且极板的表面具有绝缘体；或者，极板为两个，且每个极板的表面具有绝缘体。

根据本申请的一些示例，绝缘体是铝氧化膜、钼氧化物膜或钒氧化膜。

根据本申请的一些示例，极板是铝板、钼板或钒板。

根据本申请的一些示例，电极还包括凸块，并且凸块从极板一体延伸而成；和/或，极板的表面形成有氧化层。

在第二方面，本申请的示例提出了一种利用上述的电极制作而成的超导量子器件。

根据本申请的一些示例，超导量子器件包括超导量子比特、可调耦合器。

一种用于制作超导量子比特的约瑟夫森结。该超导量子比特具有衬底以及形成于衬底表面的超导层和比特电容，且超导层具有容纳比特电容的槽。

约瑟夫森结包括：

第一极板，与比特电容一体连接；

形成于第一极板表面的第一绝缘体和第二绝缘体；以及

位于槽内、并且彼此间隔开的两个第二极板；

两个第二极板中的一者覆盖于第一绝缘体，两个第二电极中的另一者覆盖于第二绝缘体；

第一极板、绝缘体和第二极板的层叠区域构成约瑟夫森结的结区。

根据本申请的一些示例，比特电容为十字电容；和/或，第一极板与第二极板纵横交错布置。