[發明專利]一種量子芯片及抑制量子芯片中信號串擾的方法

有效

• 申請號: 202111123713.3
• 申請日: 2021-09-24
• 公開（公告）號: CN113887732B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 張偉偉;蔡曉;熊康林;馮加貴
• 申請（專利權）人: 材料科學姑蘇實驗室
• 主分類號: G06N10/20
• 分類號: G06N10/20;G06N10/40
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 楊慧林

本發明公開了一種量子芯片及抑制量子芯片中信號串擾的方法，包括：第一芯片，設置有第一信號線路；第二芯片，設置有第二信號線路，所述第二芯片與所述第一芯片之間通過倒裝架構連接，所述第二信號線路與所述第一信號線路在量子芯片的俯視投影面上存在重疊區域；其中，所述第一芯片和所述第二芯片之間設置有空氣橋，所述空氣橋覆蓋所述重疊區域。本發明有效抑制量子芯片上下層信號線信號串擾。

技術領域

本發明涉及量子技術領域，具體涉及一種量子芯片及抑制量子芯片中信號串擾的方法。

背景技術

量子系統已經展現出了遠超現有數字信息處理系統的信息處理能力，被視為下一代信息技術的關鍵技術所在。超導量子芯片的發展最為迅速。Google于2019年發布53量子比特的Sycamore芯片，USTC2021年發布62比特的“祖沖之號”芯片，均已展現出優于現有經典計算機的優勢。量子超導芯片的發展將面對大規模比特芯片設計以及大規模比特芯片中信號干擾抑制問題的挑戰。

隨著量子比特數量的增加，相應的量子芯片的線路布局復雜度以及芯片上的信號串擾增強，采用倒裝芯片技術將極大地緩解這一問題。但隨之而來的是倒裝芯片中上下層芯片線路信號發生串擾的問題，導致量子比特相干時間短、量子操作的精確度受到影響，現有方案中通常增加上下層芯片之間的距離，從而減少信號串擾，但其無法對上下層芯片進行完全隔離，減少信號串擾效果有限，尤其無法減少上下層信號重疊部分的信號串擾。

發明內容

本發明的目的是提供一種量子芯片及抑制量子芯片中信號串擾的方法，有效抑制量子芯片上下層信號線信號串擾。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種量子芯片包括：

第一芯片，設置有第一信號線路；

第二芯片，設置有第二信號線路，所述第二芯片與所述第一芯片之間通過倒裝架構連接，所述第二信號線路與所述第一信號線路在量子芯片的俯視投影面上存在重疊區域；

其中，所述第一芯片和所述第二芯片之間設置有空氣橋，所述空氣橋覆蓋所述重疊區域。

作為本發明的進一步改進，在量子芯片的俯視投影面上，所述空氣橋的面積大于等于所述重疊區域面積，且所述空氣橋與相鄰的第一信號線或第二信號線之間相隔一定距離。

作為本發明的進一步改進，所述第一信號線路和所述第二信號線路在所述重疊區域相互垂直設置。

作為本發明的進一步改進，在量子芯片的俯視投影面上，當存在一區域上設置有相鄰且相互平行的第二信號線路與同一第一信號線路均有重疊區域時，此區域內的所有重疊區域共用一個所述空氣橋。

作為本發明的進一步改進，所述空氣橋設置在所述第一芯片上或所述第二芯片上。

作為本發明的進一步改進，所述第一信號線路或所述第二信號線路為共面波導結構，所述共面波導結構包括中心帶、設置在所述中心帶兩側的絕緣帶、以及設置在絕緣帶相對中心帶外側的接地帶，所述空氣橋架設在兩側所述接地帶上，所述空氣橋隔離所述重疊區域內的所述中心帶。

作為本發明的進一步改進，所述空氣橋的形狀為梯形橋或拱形橋，所述空氣橋的材質采用鋁或鉭，所述空氣橋內填充有介電常數小的介質。

作為本發明的進一步改進，所述第一芯片上設置有超導量子比特，所述第一信號線路為所述超導量子比特之間的耦合線路；所述第二信號線路為超導量子比特的XY旋轉操作信號線、Z旋轉操作信號線以及讀取線路；所述第一芯片和所述第二芯片通過金屬鍵合或硅通孔連接。

一種抑制量子芯片中信號串擾的方法，采用如上所述的一種量子芯片，包括以下步驟：

S1：分別在量子芯片的第一芯片和第二芯片上布置第一信號線路和第二信號線路，其中第一芯片和第二芯片倒裝連接；