[實用新型]量子芯片、量子數據總線及微波傳輸線諧振腔

有效

• 申請號: 201720672342.7
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN207217729U
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 郭國平;楊鑫鑫;賈志龍;孔偉成;段鵬;薛光明
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H01P7/06
• 分類號: H01P7/06;H01P3/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本申請涉及微波器件技術領域，更具體地說，涉及一種量子芯片、量子數據總線及微波傳輸線諧振腔。

背景技術

在目前主流的固態量子比特體系中，微波諧振腔是多個量子比特間耦合以及信息傳遞的首選媒介。它匯總了多個量子比特獨立操作以及相互糾纏的信息，因此，我們稱之為“量子數據總線”。目前使用最多的微波諧振腔是半波長的共面波導諧振腔，量子比特放置于共面波導諧振腔的兩個末端，利用電壓波腹的性質來增強量子比特之間的耦合。

然而，普通的微波諧振腔的承載能力有限，最多只能耦合兩至四個量子比特，一般只能通過增加微波諧振腔數量的方式來增加量子芯片能夠耦合的量子比特數量，這種方式無疑增加了量子芯片結構設計復雜性。

實用新型內容

為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種量子芯片、量子數據總線及微波傳輸線諧振腔，以實現在不增加量子芯片結構設計復雜性的基礎上，增加微波傳輸線諧振腔能夠耦合的量子比特數量的目的。

為實現上述技術目的，本實用新型實施例提供了如下技術方案：

一種微波傳輸線諧振腔，包括：基片、位于所述基片表面的中心節點和至少三個終端；其中，

所述中心節點與每個所述終端通過傳輸線連接，所述中心節點的任意邊長大于所述傳輸線的寬度，且所述中心節點與每個所述終端之間的傳輸線長度均相等；

每兩個所述終端之間的傳輸線長度均相等。

可選的，所述終端為共面波導終端或交指電容終端或微帶線終端。

可選的，還包括：至少一個次級節點；

所述次級節點位于所述中心節點與所述終端之間，所述次級節點到終端的距離與所述次級節點到中心節點的距離之比小于或等于1；

所述次級節點通過所述傳輸線連接兩個所述終端。

可選的，所述終端的數量為8個，所述次級節點的數量為4個；

4個所述終端通過所述傳輸線與所述中心節點連接；

4個所述次級節點位于所述中心節點與所述終端連接的中點。

可選的，所述中心節點、終端和傳輸線的制備材料為鈮。

可選的，所述傳輸線的形狀為直線形狀或曲線形狀。

可選的，所述基片為單晶硅基片或藍寶石基片。

一種微波傳輸線諧振腔的制備方法，包括：

提供基片；

在所述基片表面形成一層預設金屬層；

對所述預設金屬層進行刻蝕，形成中心節點和通過傳輸線與所述中心節點連接的至少三個終端；

所述中心節點的任意邊長大于所述傳輸線的寬度，且所述中心節點與每個所述終端之間的傳輸線長度均相等；

每兩個所述終端之間的傳輸線長度均相等。

一種量子數據總線，包括如上述任一項所述的微波傳輸線諧振腔。

一種量子芯片，包括量子比特及如上述任一項所述的微波傳輸線諧振腔。

從上述技術方案可以看出，本實用新型實施例提供了一種量子芯片、量子數據總線及微波傳輸線諧振腔，其中，所述微波傳輸線諧振腔從同一個中心節點出發，利用傳輸線延伸至多個終端，每一個終端都可以用于耦合一至兩個量子比特，從而增加了微波傳輸線諧振腔能夠耦合的量子比特數量；并且所述微波傳輸線諧振腔較現有技術中的微波諧振腔能夠耦合的量子比特數量更多，不需要通過增加微波諧振腔數量的方式來增加量子芯片能夠耦合的量子比特數量，降低了能夠耦合多量子比特的量子芯片的結構設計復雜性。

進一步的，通過實驗發現，以中心節點到每個終端的傳輸線長度相等，以及每兩個終端之間的傳輸線長度相等的原則設計的微波傳輸線諧振腔可以將不同終端間的信號干擾降至最低，在維持單一的耦合模式的同時，耦合量子比特的能力隨終端的數量線性提升，有利于整個量子芯片實施整齊劃一的規劃與設計。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請的一個實施例提供的一種微波傳輸線諧振腔的表面結構示意圖；

圖2為本申請的一個實施例提供的一種中心節點的結構示意圖；

圖3為本申請的另一個實施例提供的一種中心節點的結構示意圖；

圖4(a)和圖4(b)為表征具有四個終端的微波傳輸線諧振腔的S參數的示意圖；