量子芯片、量子数据总线、微波传输线谐振腔及制备方法技术

本申请公开了一种量子芯片、量子数据总线、微波传输线谐振腔及制备方法，其中，所述微波传输线谐振腔从同一个中心节点出发，利用传输线延伸至多个终端，每一个终端都可以用于耦合一至两个量子比特，从而增加了微波传输线谐振腔能够耦合的量子比特数量；并且所述微波传输线谐振腔较现有技术中的微波谐振腔能够耦合的量子比特数量更多，不需要通过增加微波谐振腔数量的方式来增加量子芯片能够耦合的量子比特数量，降低了能够耦合多量子比特的量子芯片的结构设计复杂性。

【技术实现步骤摘要】
量子芯片、量子数据总线、微波传输线谐振腔及制备方法
本申请涉及微波器件
，更具体地说，涉及一种量子芯片、量子数据总线、微波传输线谐振腔及制备方法。
技术介绍
在目前主流的固态量子比特体系中，微波谐振腔是多个量子比特间耦合以及信息传递的首选媒介。它汇总了多个量子比特独立操作以及相互纠缠的信息，因此，我们称之为“量子数据总线”。目前使用最多的微波谐振腔是半波长的共面波导谐振腔，量子比特放置于共面波导谐振腔的两个末端，利用电压波腹的性质来增强量子比特之间的耦合。然而，普通的微波谐振腔的承载能力有限，最多只能耦合两至四个量子比特，一般只能通过增加微波谐振腔数量的方式来增加量子芯片能够耦合的量子比特数量，这种方式无疑增加了量子芯片结构设计复杂性。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种量子芯片、量子数据总线、微波传输线谐振腔及制备方法，以实现在不增加量子芯片结构设计复杂性的基础上，增加微波传输线谐振腔能够耦合的量子比特数量的目的。为实现上述技术目的，本专利技术实施例提供了如下技术方案：一种微波传输线谐振腔，包括：基片、位于所述基片表面的中心节点和至少三个终端；其中，所述中心节点与每个所述终端通过传输线连接，所述中心节点的任意边长大于所述传输线的宽度，且所述中心节点与每个所述终端之间的传输线长度均相等；每两个所述终端之间的传输线长度均相等。可选的，所述终端为共面波导终端或交指电容终端或微带线终端。可选的，还包括：至少一个次级节点；所述次级节点位于所述中心节点与所述终端之间，所述次级节点到终端的距离与所述次级节点到中心节点的距离之比小于或等于1；所述次级节点通过所述传输线连接两个所述终端。可选的，所述终端的数量为8个，所述次级节点的数量为4个；4个所述终端通过所述传输线与所述中心节点连接；4个所述次级节点位于所述中心节点与所述终端连接的中点。可选的，所述中心节点、终端和传输线的制备材料为铌。可选的，所述传输线的形状为直线形状或曲线形状。可选的，所述基片为单晶硅基片或蓝宝石基片。一种微波传输线谐振腔的制备方法，包括：提供基片；在所述基片表面形成一层预设金属层；对所述预设金属层进行刻蚀，形成中心节点和通过传输线与所述中心节点连接的至少三个终端；所述中心节点的任意边长大于所述传输线的宽度，且所述中心节点与每个所述终端之间的传输线长度均相等；每两个所述终端之间的传输线长度均相等。一种量子数据总线，包括如上述任一项所述的微波传输线谐振腔。一种量子芯片，包括量子比特及如上述任一项所述的微波传输线谐振腔。从上述技术方案可以看出，本专利技术实施例提供了一种量子芯片、量子数据总线、微波传输线谐振腔及制备方法，其中，所述微波传输线谐振腔从同一个中心节点出发，利用传输线延伸至多个终端，每一个终端都可以用于耦合一至两个量子比特，从而增加了微波传输线谐振腔能够耦合的量子比特数量；并且所述微波传输线谐振腔较现有技术中的微波谐振腔能够耦合的量子比特数量更多，不需要通过增加微波谐振腔数量的方式来增加量子芯片能够耦合的量子比特数量，降低了能够耦合多量子比特的量子芯片的结构设计复杂性。进一步的，通过实验发现，以中心节点到每个终端的传输线长度相等，以及每两个终端之间的传输线长度相等的原则设计的微波传输线谐振腔可以将不同终端间的信号干扰降至最低，在维持单一的耦合模式的同时，耦合量子比特的能力随终端的数量线性提升，有利于整个量子芯片实施整齐划一的规划与设计。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请的一个实施例提供的一种微波传输线谐振腔的表面结构示意图；图2为本申请的一个实施例提供的一种中心节点的结构示意图；图3为本申请的另一个实施例提供的一种中心节点的结构示意图；图4为本申请的另一个实施例提供的一种微波传输线谐振腔的表面结构示意图；图5为本申请的一个优选实施例提供的一种微波传输线谐振腔的表面结构示意图；图6为本申请的一个实施例提供的一种微波传输线谐振腔的制备方法的流程示意图；图7为本申请的另一个实施例提供的一种微波传输线谐振腔的制备方法的流程示意图；图8为本申请的又一个实施例提供的一种微波传输线谐振腔的制备方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种微波传输线谐振腔，如图1、图2和图3所示，包括：基片(图1中未示出)、位于所述基片表面的中心节点10和至少三个终端20；其中，所述中心节点10与每个所述终端20通过传输线30连接，所述中心节点10的任意边长大于所述传输线30的宽度，且所述中心节点10与每个所述终端20之间的传输线30长度均相等；每两个所述终端20之间的传输线30长度均相等。图1为所述微波传输线谐振腔的俯视结构示意图，图2和图3为所述中心节点10的两种可行的结构示意图，以图2和图3所示结构设计的中心节点10可以使得任意两个所述终端20之间均可形成一段半波长谐振腔。所述微波传输线谐振腔也可称之为多分支树状微波传输线，其相较于传统的微波谐振腔具有以下优点：1、所述微波传输线谐振腔使用共面波导结构，从同一个中心节点10出发，通过传输线30延伸至多个终端20，来代替传统的半波长共面波导传输线30，作为多比特量子芯片中的量子数据总线；2、所述微波传输线谐振腔的任意两个终端20间都能够形成一端半波长谐振腔，将量子比特放置在终端20处能够确保相互间的耦合达到最大；3、所述微波传输线谐振腔的任意两个终端20间的路径距离都是相等的，这样的优势是可以将不同终端20间的信号干扰降至最低，在维持单一的耦合模式的同时，耦合量子比特的能力随终端20的数量线性提升，并且有利于整个量子芯片实施整齐划一的规划和涉及；4、所述微波传输线谐振腔的中心节点10到终端20间的传输线30的形状可以灵活化涉及，经过中心节点10辐射对称的设计方式，能够最大程度上利用空间布局，降低量子芯片的整体体积。需要说明的是，所述终端20不仅局限于普通的共面波导终端，出于量子芯片的需求，还可以调整为交指电容终端或微带线终端等其他类型终端，每个终端20都可以耦合一直两个量子比特。本申请对所述终端20的具体种类并不做限定，具体视实际情况而定。另外，所述终端20、传输线30和中心节点10的制备材料可以为铝或铌等金属材料，但优选的，所述终端20、传输线30和中心节点10的制备材料为铌。铌作为超导金属的一种，铌制结构相较于铝制结构相比，具有品质因子更高，耗散更低的优点。所述基片一般采用单晶硅基片或蓝宝石材料基片，这两种材料的戒指损耗相对最低。在大规模量子比特集成中，这两点能够确保微波传输线谐振腔以及量子比特的工作性能维持在最佳状态。可选的，所述传输线30的形状为直线形状或曲线形状。为了降低微波传输线谐振腔的整体体积，所述传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波传输线谐振腔，其特征在于，包括：基片、位于所述基片表面的中心节点和至少三个终端；其中，所述中心节点与每个所述终端通过传输线连接，所述中心节点的任意边长大于所述传输线的宽度，且所述中心节点与每个所述终端之间的传输线长度均相等；每两个所述终端之间的传输线长度均相等。

【技术特征摘要】
1.一种微波传输线谐振腔，其特征在于，包括：基片、位于所述基片表面的中心节点和至少三个终端；其中，所述中心节点与每个所述终端通过传输线连接，所述中心节点的任意边长大于所述传输线的宽度，且所述中心节点与每个所述终端之间的传输线长度均相等；每两个所述终端之间的传输线长度均相等。2.根据权利要求1所述的微波传输线谐振腔，其特征在于，所述终端为共面波导终端或交指电容终端或微带线终端。3.根据权利要求1所述的微波传输线谐振腔，其特征在于，还包括：至少一个次级节点；所述次级节点位于所述中心节点与所述终端之间，所述次级节点到终端的距离与所述次级节点到中心节点的距离之比小于或等于1；所述次级节点通过所述传输线连接两个所述终端。4.根据权利要求3所述的微波传输线谐振腔，其特征在于，所述终端的数量为8个，所述次级节点的数量为4个；4个所述终端通过所述传输线与所述中心节点连接；4个所述次级节点位于所述中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭国平，杨鑫鑫，贾志龙，孔伟成，段鹏，薛光明，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34