[發明專利]量子計算芯片讀出諧振腔的設計方法及諧振腔

在審

• 申請號: 202110629492.0
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113394535A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 齊在棟
• 申請（專利權）人: 山東浪潮科學研究院有限公司
• 主分類號: H01P7/06
• 分類號: H01P7/06;H01P3/12
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 劉德

本發明提供了一種量子計算芯片讀出諧振腔的設計方法及諧振腔，采用共面波導諧振腔設計，諧振腔通過電容分別與微波傳輸線以及量子比特耦合，可以有效地讀出量子比特的狀態，實現量子計算芯片的讀取功能。一種量子計算芯片讀出諧振腔的設計方法，包括以下步驟S1.確定諧振腔中心頻率，通過數學模型確定諧振腔設計參數；S2.繪制諧振腔，其中腔長按照其中心導體中心線計算，將諧振腔彎折；S3.繪制耦合電容，與Xmon結構量子比特十字電容耦合，另確定與傳輸線平行部分諧振腔的長度與距離，與微波傳輸線形成電容耦合。

技術領域

本發明涉及一種諧振腔的設計方法，具體涉及一種量子計算芯片讀出諧振腔方法及諧振腔，屬于量子計算芯片技術領域。

背景技術

超導共面波導諧振腔和量子比特耦合的系統，形成了線路腔量子電動力學體系，可以作為量子計算的基本元件。其中，超導共面波導諧振腔可以作為量子比特的讀出電路，反映量子比特的狀態，對于超導共面波導諧振腔與量子比特耦合的系統，可以讓比特與諧振腔處于色散極限下對比特進行讀出， 色散極限是指比特頻率與諧振腔頻率之差較大，處于大失諧狀態。作為量子計算芯片的重要一環，讀出電路設計的好壞將直接影響整個量子芯片的性能，讀出諧振腔的設計顯得尤為重要。

發明內容

本發明目的是提供了一種量子計算芯片讀出諧振腔的設計方法及諧振腔，采用共面波導諧振腔設計，諧振腔通過電容分別與微波傳輸線以及量子比特耦合，可以有效地讀出量子比特的狀態，實現量子計算芯片的讀取功能。

本發明為實現上述目的，通過以下技術方案實現：

一種量子計算芯片讀出諧振腔的設計方法，包括以下步驟

S1. 確定諧振腔中心頻率，通過數學模型確定諧振腔設計參數；

S2. 繪制諧振腔，其中腔長按照其中心導體中心線計算，將諧振腔彎折；

S3. 繪制耦合電容，與Xmon結構量子比特十字電容耦合，另確定與傳輸線平行部分諧振腔的長度與距離，與微波傳輸線形成電容耦合。

所述量子計算芯片讀出諧振腔的設計方法優選方案，諧振腔的長度為四分之一波長共面波導諧振，設計參數包括腔長，中心導體寬度，縫隙寬度和膜厚。

所述量子計算芯片讀出諧振腔的設計方法優選方案，諧振腔彎曲處均為正1/4圓與正1/2圓，兩諧振腔間距均為20μm。

一種諧振腔，諧振腔由所述的量子計算芯片讀出諧振腔的設計方法設計得到。

本發明的優點在于：

1.采用共面波導諧振腔設計，在芯片制備過程中，非常方便接地；

2.傳輸線波阻抗僅取決于中心導體寬度與間隙寬度，其他參數影響不大，便于阻抗匹配；

3.采用四分之一波長諧振腔設計，縮短了腔長，同時將諧振腔彎折減小其面積，便于多比特芯片布線；

4.通過兩個電容與量子比特和微波傳輸線分別耦合，且電容值可通過改變幾何尺寸改變，便于耦合不同樣品。

附圖說明

附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。

圖1是共面波導諧振腔橫截面圖與參數標識。

圖2是量子芯片讀出諧振腔設計版圖。

圖3共面波導諧振腔彎曲處示意圖。

圖4是該讀出諧振腔與量子比特十字電容耦合示意圖。

圖5是該讀出諧振腔與微波傳輸線電容耦合示意圖。

具體實施方式