[發明專利]一種超導電路結構及超導量子芯片、超導量子計算機

在審

• 申請號: 201911346962.1
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN111091195A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 晉力京;段潤堯
• 申請（專利權）人: 北京百度網訊科技有限公司
• 主分類號: G06N10/00
• 分類號: G06N10/00
• 代理公司: 北京市鑄成律師事務所 11313
• 代理人: 包莉莉;林蕾

本申請公開了一種超導電路結構及超導量子芯片、超導量子計算機，涉及量子計算領域。具體實現方案為：一種超導電路結構，包括：至少三個計算量子比特；總線量子比特，與計算量子比特進行連接，其中，通過所述總線量子比特連接的任意兩個計算量子比特之間產生等效耦合；耦合量子比特，設置于計算量子比特和總線量子比特之間，將計算量子比特與總線量子比特進行連接，用于調控計算量子比特與總線量子比特之間的耦合強度；能夠實現任意兩計算量子比特之間的耦合，進而實現任意兩計算量子比特間的量子門操作，同時又可以有效地抑制計算量子比特間的串擾。

技術領域

本申請涉及計算機領域，尤其涉及量子計算領域。

背景技術

量子計算，作為一種有望在某些問題上超越經典計算的新型計算模式，有多種潛在的硬件實現方式。目前，比較熱門且已具有一定性能的量子硬件候選者主要有離子阱平臺和超導電路平臺。受益于成熟的半導體集成電路互補金屬氧化物半導體(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，CMOS)技術，超導電路平臺因具有更好的可擴展性而得到工業界的青睞。近日，Google在53個超導量子比特的芯片上實現了量子霸權。盡管如此，不可忽略的一點是，超導電路平臺中量子比特間的連通性并不好，量子比特只能與相鄰的量子比特耦合。受此限制，兩量子比特門只能在相鄰量子比特間實現，但是，在很多實際任務中，不僅需要相鄰量子比特之間的耦合，而且還需要非相鄰量子比特之間的耦合，即很多實際任務中需要實現任意兩量子比特間的量子門操作。

因此，亟需一種超導電路結構，在超導電路平臺中能夠實現非相鄰量子比特間的操作，同時又可以有效地抑制量子比特間的串擾。

發明內容

本發明實施例提供一種超導電路結構及超導量子芯片、超導量子計算機，能夠實現任意兩計算量子比特之間的耦合，進而實現任意兩計算量子比特間的量子門操作，同時又可以有效地抑制計算量子比特間的串擾。

第一方面，本發明實施例提供了一種超導電路結構，包括：

至少三個計算量子比特；

總線量子比特，與計算量子比特進行連接，其中，通過總線量子比特連接的任意兩個計算量子比特之間產生等效耦合；

耦合量子比特，設置于計算量子比特和總線量子比特之間，將計算量子比特與總線量子比特進行連接，用于調控計算量子比特與總線量子比特之間的耦合強度。

本申請實施例中，由于引入了總線量子比特，利用總線量子比特間接將各計算量子比特進行耦合，如此，實現了任意兩計算量子比特之間的耦合，實現了計算量子比特的全連通，進而為實現任意兩計算量子比特間的量子門操作奠定了基礎；又由于本申請實施例引入了耦合量子比特，且耦合量子比特設置于總線量子比特和計算量子比特之間，如此，可以利用耦合量子比特來調控計算量子比特與總線量子比特之間的耦合強度，甚至利用耦合量子比特可以關掉任意兩計算量子比特之間的耦合，因此，有效避免了計算量子比特之間發生串擾。

綜上，本申請實施例為在超導電路平臺中能夠實現非相鄰量子比特間的操作，同時又可以有效地抑制計算量子比特間的串擾提供了解決方案。

在一種實施方式中，計算量子比特、總線量子比特以及耦合量子比特具有相同或者不相同的電路結構。

本申請實施例中，為了最小化引入不同類型的器件，計算量子比特、總線量子比特以及耦合量子比特可以具有相同的結構，比如具有相同的量子比特結構，當然，為了實際功能需求或其他需要，計算量子比特、總線量子比特以及耦合量子比特三者的結構也可以不相同，如此，為工程化應用奠定了基礎。

在一種實施方式中，總線量子比特為諧振器。

在一種實施方式中，總線量子比特包括超導量子干涉裝置；和/或，計算量子比特包括超導量子干涉裝置；和/或，耦合量子比特包括超導量子干涉裝置。