[發明專利]用于超導諧振器的器件、方法和系統

有效

• 申請號: 201780095940.5
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN111226323B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: S.B.奧利瓦德斯
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H10N60/01
• 分類號: H10N60/01
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邸萬奎

一組超導器件互連在網格中，該網格在單個二維制造平面中制造，使得超導連接只能通過跨過也位于該平面中的第二超導器件的組件到達該組中的第一超導器件，而同時保持在該平面中。在第一超導器件的超導連接中形成具有跨度和間隙高度的超導耦合器件。超導耦合器件的一部分通過平行平面中的間隙與第二超導器件的組件分離。使用超導耦合器件將組件的第一側上的第一接地平面的電勢與組件的第二側上的第二接地平面均衡。

技術領域

本發明總體上涉及一種超導體器件、制造方法和制造系統，用于最小化平面超導量子器件中的離面連接。更具體地，本發明涉及用于超導諧振器的器件、方法和系統，以限制平面量子器件中的垂直連接。

背景技術

在下文中，短語單詞中的“Q”前綴指示該單詞或短語在量子計算上下文中的引用，除非在使用時明確區分。

分子和亞原子粒子遵循量子力學定律，量子力學是物理學的一個分支，探索物理世界如何在最基本的層面上工作。在這個層面上，粒子以奇怪的方式運行，同時呈現出一種以上的狀態，并與非常遙遠的其他粒子相互作用。量子計算利用這些量子現象來處理信息。

我們今天使用的計算機被稱為經典計算機(這里也稱為“傳統”計算機或傳統節點或“CN”)。傳統計算機使用通過使用半導體材料和技術制造傳統的處理器，半導體存儲器，以及磁性或固態存儲設備，這就是眾所周知的馮諾依曼體系結構。特別地，傳統計算機中的處理器是二進制處理器，即，對以1和0表示的二進制數據進行操作。

量子處理器(q-處理器，quantum?processor)利用糾纏的量子比特器件(在這里簡稱為“量子比特”，復數“多個量子比特”)的奇特性質來執行計算任務。在量子力學運作的特定領域，物質粒子可以以多種狀態存在——諸如“開”狀態、“關”狀態以及同時“開”和“關”狀態。在使用半導體處理器的二進制計算僅限于使用開和關狀態(相當于二進制代碼中的1和0)的情況下，量子處理器利用物質的這些量子狀態來輸出可用于數據計算的信號。

傳統計算機用比特來編碼信息。每個比特可以取值1或0。這些1和0充當最終驅動計算機功能的開/關開關。另一方面，量子計算機是基于量子比特的，量子比特根據量子物理學的兩個關鍵原理運作：疊加和糾纏。疊加意味著每個量子比特可以同時代表1和0。糾纏意味著處于疊加的量子比特可以以非經典的方式相互關聯；也就是說，一個量子比特的狀態(無論是1還是0或者兩者都是)取決于另一個量子比特的狀態，并且當兩個量子比特糾纏在一起時，可以確定的信息比單獨處理它們時要多。

利用這兩個原理，量子比特作為更復雜的信息處理器運行，使量子計算機能夠以某種方式運行，從而允許它們解決傳統計算機難以解決的難題。已經成功地構建并演示了使用超導量子比特的量子處理器的可操作性。是在美國和其他國家的國際商用機器公司的注冊商標。

在已知的半導體制造技術中，使用超導和半導體材料制造諸如量子比特的超導器件。超導器件通常使用一層或多層不同的材料來實現器件的特性和功能。材料層可以是超導的、導電的、半導電的、絕緣的、電阻性的、電感性的、電容性的，或者具有任何數量的其他特性?？紤]到材料的性質，材料的形狀、大小或位置，與該材料相鄰的其他材料以及許多其他因素，可能必須使用不同的方法來形成不同的材料層。

超導器件通常是平面的，即超導體結構在在一個平面上制造。非平面器件是三維(3D)器件，其中一些結構形成在給定制造平面之上或之下。

q-處理器被實現為一組多于一個的量子比特。量子比特在單個制造平面上被制造成共面器件的網格。這樣的q-處理器的實現方式通常被認為是容錯量子體系結構，稱為表面編碼方案(Surface?Code?Scheme，SCS)或表面編碼體系結構(Surface?CodeArchitecture，SCA)。