多量子比特器件及包括其的量子计算机制造技术

一种多量子比特器件和包括其的量子计算机被提供。多量子比特器件可以包括：第一层，其包括多个量子比特；第二层，其被设置在第一层上，并且包括将通量施加到多个量子比特的多个通量产生元件、将电流提供到多个通量产生元件的多个导线图案、以及多个插塞，多个插塞被设置为垂直于多个通量产生元件和多个导线图案并且使多个通量产生元件和多个导线图案互连。多个通量产生元件的每个可以与多个导线图案中相应的导线图案以及多个插塞中相应的插塞成一体。

Multi qubit device and quantum computer including the same

A multi qubit device and a quantum computer including the same are provided. Multi qubit device can include a first layer comprising a plurality of quantum bits; the second layer, which is arranged on the first layer, and comprises a plurality of flux flux applied to the multi qubit generating element, a plurality of conductor patterns, current is supplied to a plurality of flux generating elements and a plurality of plug a plurality of plug, plug is arranged orthogonal to a plurality of flux generating elements and a plurality of conductor patterns and make multiple flux generating element and a plurality of wire interconnection pattern. Each of the plurality of flux generation elements can be integrated with a corresponding lead pattern in a plurality of lead patterns, and a plurality of plugs corresponding to the plurality of plugs.

【技术实现步骤摘要】
多量子比特器件及包括其的量子计算机
示例实施方式涉及包括量子比特(qubit)的器件。
技术介绍
量子计算机可以被定义为使用诸如量子叠加和量子纠缠的量子力学现象作为其操作原理以处理数据的计算装置。能够使用量子力学原理存储数据的单位器件(或数据本身)被称为量子比特，并且可以被用作量子计算机中的数据的基本单位。常规数据存储装置中使用的比特具有“0”或“1”的状态，但是量子比特基于叠加可以同时具有状态“0”和“1”。此外，基于纠缠在量子比特之间能够相互影响。由于量子比特的以上特征，2N个数据可以使用N个量子比特产生。因此，如果量子比特的数量增加，数据的量和处理的速度可以呈指数增加。随着对量子计算机的兴趣增加，已经对各种类型的量子比特进行了研究。使用超导体的量子比特(即超导量子比特)可以容易被制造为集成电路。然而，当包括多个量子比特的器件及使用其的量子计算机被实现时，诸如组成元件(器件)之间不期望的干扰及由此引起的噪声的各种问题应当被解决。
技术实现思路
一个或更多示例实施方式提供能够使用通量容易地控制量子比特的状态的多量子比特器件。此外，一个或更多示例实施方式提供能够抑制或防止在组成元件之间的不期望的干扰或由其引起的噪声的多量子比特器件。此外，一个或更多示例实施方式提供能够增加其可扩展性的多量子比特器件。此外，一个或更多示例实施方式提供能够增加在设计和排列多个量子比特及其外围器件/电路上的自由度的多量子比特器件。此外，一个或更多示例实施方式提供包括多量子比特器件的量子计算机。根据示例实施方式的一方面，提供一种多量子比特器件，其包括：第一层结构，其在多量子比特器件的垂直方向上被设置在衬底上并且包括多个量子比特的阵列；以及第二层结构，其被设置在衬底和第一层结构之间并且包括在垂直方向上将通量施加到多个量子比特的多个通量产生元件，其中多个量子比特的每个和与多个量子比特相应的多个通量产生元件的每个具有在垂直方向上被排列在基本相同的轴上的中心。多个量子比特的每个可以是超导量子比特。多个量子比特的每个可以包括至少一个约瑟夫森结(Josephsonjunction)。多个量子比特的每个可以包括闭合环结构和设置在闭合环结构上的至少一个约瑟夫森结，并且还可以包括从闭合环结构的一边平行地延伸的第一电极线和第二电极线。多个通量产生元件的每个可以包括局部开口环结构并且还可以包括从局部开口环结构平行地延伸的第一导线图案和第二导线图案。局部开口环结构可以具有小于或等于闭合环结构的尺寸的尺寸。第一导线图案和第二导线图案可以在第一电极线和第二电极线延伸的方向上延伸。第一导线图案和第二导线图案之间的距离可以小于或等于第一电极线和第二电极线之间的距离。多个通量产生元件的每个可以包括超导材料。多量子比特器件还可以包括绝缘层，其具有小于或等于100nm的厚度并且被设置在多个通量产生元件和多个量子比特之间。多量子比特器件还可以包括连接到多个通量产生元件的每个的多个导线图案，并且多个导线图案在垂直方向上可以被设置在与多个通量产生元件的水平不同的水平处。多个量子比特可以被设置为距多个通量产生元件比距多个导线图案更近。多量子比特器件还可以包括：绝缘层，其被设置在多个通量产生元件和多个导线图案之间并且包括多个通路孔；以及插塞，其被设置在通路孔中并且使多个通量产生元件和多个导线图案互连。绝缘层可以具有大于或等于100nm的厚度。多个通量产生元件可以是多个第一通量产生元件，并且多量子比特器件还可以包括面对第一层结构的第三层结构，其中第一层结构可以被设置在第二层结构和第三层结构之间。第三层结构可以包括在垂直方向上将通量施加到多个量子比特的多个第二通量产生元件。多个第二通量产生元件可以与多个第一通量产生元件对称。根据另一实施方式的一方面，提供一种包括多量子比特器件的量子计算机。根据另一示例实施方式的一方面，提供一种多量子比特器件，其包括：包括多个量子比特的层结构；多个第一通量产生元件，其在多量子比特器件的垂直方向上被设置在层结构下方并且在垂直方向上将通量施加到多个量子比特；以及多个第二通量产生元件，其在垂直方向上被设置在层结构之上并且在垂直方向上将通量施加到多个量子比特。多个第一通量产生元件的每个可以与相应于所述多个第一通量产生元件的多个第二通量产生元件的每个对称。多个量子比特的每个可以包括闭合环结构和设置在闭合环结构上的至少一个约瑟夫森结，并且还可以包括从闭合环结构的一边彼此平行地延伸的第一电线极和第二电极线。多个第一通量产生元件的每个可以包括第一局部开口环结构，多个第二通量产生元件的每个可以包括第二局部开口环结构。多量子比特器件还可以包括：从第一局部开口环结构彼此平行地延伸的第一导线图案和第二导线图案；以及从第二局部开口环结构彼此平行地延伸的第三导线图案和第四导线图案。第一局部开口环结构和第二局部开口环结构可以具有小于或等于闭合环结构的尺寸的尺寸。第一导线图案和第二导线图案以及第三导线图案和第四导线图案可以在第一电极线和第二电极线延伸的方向上延伸。第一导线图案和第二导线图案在垂直方向上可以被设置在与第一局部开口环结构的水平不同的水平处。在这种情况下，第一导线图案和第二导线图案的至少一部分可以在与第一电极线和第二电极线延伸的方向不同的方向上延伸。第三导线图案和第四导线图案在垂直方向上可以被设置在与第二局部开口环结构的水平不同的水平处。在这种情况下，第三导线图案和第四导线图案的至少一部分可以在与第一电极线和第二电极线的方向不同的方向上延伸。多个第一通量产生元件可以被提供在衬底上，覆盖多个第一通量产生元件的第一绝缘层可以被提供在衬底上，多个量子比特可以被提供在第一绝缘层上，覆盖多个量子比特的第二绝缘层可以被提供在第一绝缘层上，并且多个第二通量产生元件可以被提供在第二绝缘层上。多个第一通量产生元件可以被设置在衬底上。多量子比特器件还可以包括：第一绝缘层，其被设置在衬底上并且覆盖多个第一通量产生元件；以及第二绝缘层，其被设置在第一绝缘层上并且覆盖多个量子比特。多个量子比特可以被设置在第一绝缘层上并且多个第二通量产生元件被设置在第二绝缘层上。根据另一示例实施方式的一方面，提供一种包括多量子比特器件的量子计算机。根据另一示例实施方式的一方面，提供一种多量子比特器件，其包括：包括多个量子比特的第一层；第二层，其被设置在第一层上，并且包括将通量施加到多个量子比特的多个通量产生元件、将电流提供到多个通量产生元件的多个导线图案、以及多个插塞，多个插塞被设置为垂直于多个通量产生元件和多个导线图案并且使多个通量产生元件和多个导线图案互连，其中多个通量产生元件的每个与多个导线图案中相应的导线图案以及多个插塞中相应的插塞成一体。多个量子比特的每个和与其相应的多个通量产生元件的每个可以具有彼此相应的形状并且其中心可以被排列在基本相同的垂直轴上。根据另一示例实施方式的一方面，量子计算机包括以上的多量子比特器件。附图说明通过参考附图描述某些示例实施方式，以上和/或其它方面将更加明显，其中：图1是根据示例实施方式的多量子比特器件的透视图；图2是与图1的示例实施方式相应的多量子比特器件的剖面图；图3是根据示例实施方式的可应用于多量子比特器件的量子比特和通量产生元件的平面图；图4是根据另一示例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多量子比特器件，包括：第一层结构，其在所述多量子比特器件的垂直方向上被设置在衬底上并且包括多个量子比特的阵列；以及第二层结构，其被设置在所述衬底和所述第一层结构之间并且包括在所述垂直方向上将通量施加到所述多个量子比特的多个通量产生元件，其中所述多个量子比特的每个和与所述多个量子比特相应的所述多个通量产生元件的每个具有在所述垂直方向上被排列在基本相同的轴上的中心。

【技术特征摘要】
2015.12.24 KR 10-2015-01867741.一种多量子比特器件，包括：第一层结构，其在所述多量子比特器件的垂直方向上被设置在衬底上并且包括多个量子比特的阵列；以及第二层结构，其被设置在所述衬底和所述第一层结构之间并且包括在所述垂直方向上将通量施加到所述多个量子比特的多个通量产生元件，其中所述多个量子比特的每个和与所述多个量子比特相应的所述多个通量产生元件的每个具有在所述垂直方向上被排列在基本相同的轴上的中心。2.如权利要求1所述的多量子比特器件，其中所述多个量子比特的每个是超导量子比特。3.如权利要求1所述的多量子比特器件，其中所述多个量子比特的每个包括至少一个约瑟夫森结。4.如权利要求1所述的多量子比特器件，其中所述多个量子比特的每个包括闭合环结构以及设置在所述闭合环结构上的至少一个约瑟夫森结，并且还包括从所述闭合环结构的一边彼此平行地延伸的第一电极线和第二电极线。5.如权利要求4所述的多量子比特器件，其中所述多个通量产生元件的每个包括局部开口环结构并且还包括从所述局部开口环结构彼此平行地延伸的第一导线图案和第二导线图案。6.如权利要求5所述的多量子比特器件，其中所述局部开口环结构具有小于或等于所述闭合环结构的尺寸的尺寸。7.如权利要求5所述的多量子比特器件，其中所述第一导线图案和所述第二导线图案在所述第一电极线和所述第二电极线延伸的方向上延伸。8.如权利要求5所述的多量子比特器件，其中所述第一导线图案和所述第二导线图案之间的距离小于或等于所述第一电极线和所述第二电极线之间的距离。9.如权利要求1所述的多量子比特器件，其中所述多个通量产生元件的每个包括超导材料。10.如权利要求1所述的多量子比特器件，还包括绝缘层，其具有小于或等于100nm的厚度并且被设置在所述多个通量产生元件和所述多个量子比特之间。11.如权利要求1所述的多量子比特器件，还包括连接到所述多个通量产生元件的每个的多个导线图案，其中所述多个导线图案在所述垂直方向上被设置在与所述多个通量产生元件的水平不同的水平处，其中所述多个量子比特被设置为距所述多个通量产生元件比距所述多个导线图案更近。12.如权利要求11所述的多量子比特器件，还包括：绝缘层，其被设置在所述多个通量产生元件和所述多个导线图案之间并且包括多个通路孔；以及插塞，其被设置在所述通路孔中并且使所述多个通量产生元件和所述多个导线图案互连。13.如权利要求12所述的多量子比特器件，其中所述绝缘层具有大于或等于100nm的厚度。14.如权利要求1所述的多量子比特器件，其中所述多个通量产生元件是多个第一通量产生元件，其中所述多量子比特器件还包括面对所述第一层结构的第三层结构，所述第一层结构被设置在所述第二层结构和所述第三层结构之间，以及其中所述第三层结构包括在所述垂直方向上将通量施加到所述多个量子比特的多个第二通量产生元件。15.如权利要求14所述的多量子比特器件，其中所述多个第二通量产生元件与所述多个第一通量产生元件对称。16.一种量子计算机，其包括权利要求1至15的任意一个的所述多量子比特器...

【专利技术属性】
技术研发人员：权赫信，吴暎泽，田仁秀，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR