[發明專利]共面波導通量量子比特設備

有效

• 申請號: 201580079470.4
• 申請日: 2015-09-30
• 公開（公告）號: CN107924489B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: Y.陳;J.馬蒂尼斯;D.T.桑克;A.S.巴澤加爾
• 申請（專利權）人: 谷歌有限責任公司
• 主分類號: G06N10/00
• 分類號: G06N10/00;G06F13/40;H01L39/02;H01P3/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 王冉

量子比特設備包括不由約瑟夫遜結中斷的細長薄膜，與細長薄膜的近端電接觸的量子器件，以及與細長薄膜共面并與細長薄膜的遠端電接觸的接地平面，其中薄膜，量子器件和接地平面包括在設計的工作溫度下超導的材料。

背景技術

量子計算是一種相對較新的計算方法，其利用量子效應，例如基本狀態的疊加和糾纏以比經典數字計算機更有效地執行某些計算。與數字計算機相比，以比特(例如，“1”或“0”)的形式存儲和操縱信息，量子計算系統可以使用量子位來操縱信息。量子位可以指能夠疊加多個狀態(例如，“0”和“1”狀態的數據)和/或數據本身疊加在多個狀態中的量子器件。根據常規術語，量子系統中的“0”和“1”狀態的疊加可以表示為例如α│0+β│0。

數字計算機的“0”和“1”狀態分別類似于量子位的│0和│1基本狀態。值│α│2表示量子比特在│0狀態的概率，而│β│2表示量子比特在│1基礎狀態的概率。

發明內容

本公開涉及共平面波導通量量子比特。通常，在第一方面，本公開的主題可以體現在量子比特設備中，該量子比特設備包括未由約瑟夫遜結中斷的細長薄膜，與細長薄膜的近端電接觸的量子器件(例如，超導量子干涉器件(SQUID))，以及與細長薄膜共面并與細長薄膜的遠端電接觸的接地平面，其中薄膜，量子器件，并且接地平面包括在設計的工作溫度下超導的材料。

設備的實施方式可以單獨地或組合地可選地包括以下特征中的一個或多個。例如，在一些實施方式中，細長薄膜包括第一側和第二相對側，并且第一側和第二側中的每一個與超導接地平面分開相應的間隙。每個相應間隙的寬度可以沿著細長薄膜的長度是恒定的。

在一些實施方式中，細長薄膜，超導環和接地平面中的每一個包括鋁或鈮。

在一些實施方式中，量子器件包括由至少一個約瑟夫遜結中斷的超導環。量子器件可以僅包括中斷超導環的兩個約瑟夫遜結。

在一些實施方式中，量子比特還包括襯底，其中細長薄膜，接地平面和量子器件位于襯底的表面上。襯底可以包括藍寶石。

在一些實施方式中，細長薄膜包括沿著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，本申請的主題可以體現在量子比特設備中，該量子比特設備包括不被約瑟夫遜節中斷的細長薄膜，并且包括沿第一方向延伸的第一部分和沿著第二方向延伸的第二部分，在第一和第二部分之間的位置處與細長薄膜電接觸的量子器件(例如，SQUID)以及與細長薄膜共平面且與細長薄膜電接觸的接地平面，其中薄膜，量子器件和接地平面包括在設計的工作溫度下超導的材料。

通常，在另一方面，本申請的主題可以體現在量子比特控制系統中，該量子比特控制系統包括量子比特設備，該量子比特設備具有(a)不被約瑟夫遜結中斷的細長薄膜，(b)量子器件(例如，SQUID)，其與細長薄膜的近端電接觸，以及(c)與細長薄膜共面并與細長薄膜的遠端電接觸的接地平面，其中薄膜，量子器件和接地平面包括在設計的工作溫度下超導的材料。量子比特控制系統還包括與細長薄膜相鄰的量子比特偏置控制裝置，使得量子比特偏移控制裝置在操作期間感應耦合到細長薄膜，并且量子器件偏置控制裝置與量子比特設備的量子器件相鄰，使得量子器件偏置控制器件在操作期間感應耦合到量子器件。

裝置的實施方式可以單獨地或組合地可選地包括以下特征中的一個或多個。例如，在一些實現中，量子比特偏置控制裝置與細長超導薄膜電接觸。

在一些實施方式中，量子比特偏置控制裝置包括分流器。分流器可以包括多個電感器。分流器可以包括中心薄膜跡線和外部薄膜跡線，該外部薄膜跡線形成圍繞中心薄膜跡線的開口環，并且與細長薄膜電接觸，其中中心薄膜跡線的一端在沿著開口環的多個不同位置處與外部薄膜跡線電接觸。

在一些實施方式中，量子器件偏置控制裝置可以包括內部薄膜環和至少部分地限制內部薄膜環并且與量子器件電接觸的外部薄膜環。