[發明專利]一種超導量子芯片及一種量子計算機

在審

• 申請號: 202110991984.4
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN115730666A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 李松;楊振權
• 申請（專利權）人: 合肥本源量子計算科技有限責任公司
• 主分類號: G06N10/40
• 分類號: G06N10/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請公開了一種超導量子芯片，屬于量子計算技術領域，它包括：比特單元，包括依次耦合連接的多個比特一維鏈，比特一維鏈包括至少三個量子比特，且相鄰的量子比特耦合連接；以及讀取諧振腔和調控線路，讀取諧振腔位于比特單元的內部空間或外部空間，調控線路至少部分的位于比特單元的內部空間或外部空間，且讀取諧振腔和調控線路與量子比特耦合連接。本申請通過比特一維鏈形成的比特單元具有可以用于形成讀取諧振腔和調控線路的內部空間和外部空間，內部空間和外部空間大小可以根據需要調整，從而解決了現有技術中集成擴展量子比特時，難以有足夠空間布置對應測控信號傳輸線的問題，有助于實現在基底上集成擴展大數量量子比特。

技術領域

本申請屬于量子信息領域，尤其是量子計算技術領域，特別地，本申請涉及一種超導量子芯片及一種量子計算機。

背景技術

量子計算機是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。量子計算機的特點主要有運行速度較快、處置信息能力較強、應用范圍較廣等。與一般計算機比較起來,信息處理量愈多，對于量子計算機實施運算也就愈加有利，也就更能確保運算具備精準性。

目前的量子比特的結構常采用單個對地的電容，及一端接地、另一端與該電容連接的超導量子干涉裝置，而在面積有限的襯底上集成擴展量子比特時，量子比特的排布還影響著讀取諧振腔和測控信號傳輸線的布置，例如，隨著集成的量子比特越來越多，襯底上難以有足夠的空間布置讀取諧振腔和測控信號傳輸線等結構。而隨著計算能力的發展需求，在量子芯片上擴展集成越來越多的量子比特成為不可避免的趨勢，如何合理的排布量子比特并布置讀取諧振腔和測控信號傳輸線等結構亟待解決，因此，目前亟需提出一種超導量子芯片結構以適應在襯底上集成擴展大數量量子比特的需求。

發明創造內容

針對現有技術中集成擴展量子比特時，難以有足夠的空間布置對應讀取諧振腔和測控信號傳輸線等結構的問題，本申請提供一種超導量子芯片及一種量子計算機，它提出一種超導量子芯片結構以適應在襯底上集成擴展大數量量子比特的需求。

本申請的實施例的一個方面提供了一種超導量子芯片，包括：

比特單元，包括首尾依次耦合連接的多個比特一維鏈，所述比特一維鏈包括至少三個量子比特，且相鄰的所述量子比特耦合連接；以及

讀取諧振腔和調控線路，所述讀取諧振腔位于所述比特單元的內部空間或外部空間，所述調控線路至少部分的位于所述比特單元的內部空間或外部空間，且所述讀取諧振腔和所述調控線路與所述量子比特耦合連接。

如上所述的超導量子芯片，其中，與同一比特一維鏈中的所述量子比特耦合連接的所述讀取諧振腔分布于所述同一比特一維鏈的同一側。

如上所述的超導量子芯片，其中，所述讀取諧振腔均位于所述內部空間。

如上所述的超導量子芯片，其中，多個所述比特一維鏈形成四邊形、五邊形或六邊形。

如上所述的超導量子芯片，其中：

所述調控線路的第一部分位于第一基底上；

所述比特單元、所述讀取諧振腔，以及所述調控線路的第二部分位于第二基底上且所述第一部分與所述量子比特耦合連接，所述第一部分和所述第二部分電連接。

如上所述的超導量子芯片，其中，所述第二基底上形成有穿孔，所述第二部分位于所述穿孔內。

如上所述的超導量子芯片，其中，處于相鄰位置的兩個所述量子比特之間還形成有耦合結構，且所述耦合結構的頻率可調諧。

如上所述的超導量子芯片，其中，所述耦合結構包括對地的電容，以及與所述電容并聯的超導量子干涉裝置。

如上所述的超導量子芯片，其中，所述超導量子干涉裝置包括相互并聯的約瑟夫森結，所述約瑟夫森結為隧道結、點接觸、或者其他呈現約瑟夫森效應的結構。