用于超导量子计算的混合动态电感器件制造技术

一种器件，包括：基板；在基板上的第一超导体层，第一超导体层具有第一动态电感；以及在第一超导体层上的第二超导体层，第二超导体层具有比第一动态电感低的第二动态电感，其中第二超导体层覆盖第一超导体层，使得除了其中省略了第二超导体层的至少第一区域之外，第二超导体层和第一超导体层具有相同的占用面积，使得第一超导体层和第二超导体层形成具有预定电路参数的电路元件。

Hybrid dynamic inductor for superconducting quantum computation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于超导量子计算的混合动态电感器件
本公开涉及用于量子信息处理系统的混合动态电感器件。
技术介绍
量子计算是相对新的计算方法，该方法利用量子效应(诸如基态和纠缠的叠加)以比非量子的数字计算机更有效地执行某些计算。与以位(例如“1”或“0”)的形式存储和操纵信息的数字计算机相比，量子计算系统可以使用量子位来操纵信息。量子位可以指能够使多种状态(例如，既处于“0”状态又处于“1”状态的数据)叠加和/或能够使处于多种状态的数据本身叠加的量子器件。根据常规术语，量子系统中“0”和“1”状态的叠加可以表示为例如α│0>+β│1>。数字计算机的“0”和“1”状态分别类似于量子位的│0>和│1>基态。值│α│2表示量子位处于│0>状态的概率，而值│β│2表示量子位处于│1>基态的概率。
技术实现思路
一般地，在一些方面，本公开的主题可以体现在包括以下的器件中：基板；在基板上的第一超导体层，第一超导体层具有第一动态电感；以及在第一超导体层上的第二超导体层，第二超导体层具有比第一动态电感低的第二动态电感，其中第二超导体层覆盖第一超导体层，使得第二超导体层和第一超导体层具有相同的占用面积，除了在其中省略了第二超导体层的至少第一区域使得第一超导体层和第二超导体层形成具有预定电路参数的电路元件之外。器件的实现方式可以包括以下特征中的一个或更多个。例如，在一些实现方式中，第二超导体层提供相对于第一超导体层较低的阻抗电流路径。在一些实现方式中，第一超导体层的总电感的超过50％归因于第一动态电感。在一些实现方式中，第一超导体层的总电感的超过90％归因于第一动态电感。在一些实现方式中，第二超导体层的总电感的小于50％归因于第二动态电感。在一些实现方式中，预定电路参数具有谐振频率。在一些实现方式中，预定电路参数是电路元件的中心频率或截止频率。在一些实现方式中，预定电路参数是电路元件的特征阻抗。在一些实现方式中，电路元件包括量子位测量谐振器。在一些实现方式中，电路元件包括共面波导。在一些实现方式中，电路元件包括频率滤波器。频率滤波器可以是带通滤波器。在一些实现方式中，第一超导体层是钛氮化物。在一些实现方式中，第一超导体层是铌氮化物。在一些实现方式中，第一超导体层是超导体陶瓷。在一些实现方式中，第二超导体层是铝。一般地，在另一方面，本公开的主题可以体现在包括以下的系统中：第一超导体迹线(trace)，包括具有第一预定谐振器频率；第二超导体迹线，具有与第一预定谐振器频率不同的第二预定谐振器频率，其中第一超导体迹线和第二超导体迹线中的每个包括第一超导体材料的第一层和在第一层上的第二超导体材料的第二层，并且其中第一超导体迹线的占用面积与第二超导体迹线的占用面积相同。系统的实现方式可以具有以下特征中的一个或更多个。例如，在一些实现方式中，第一超导体材料具有第一动态电感，并且第二超导体材料具有比第一动态电感低的第二动态电感。对于第一超导体迹线，第二超导体层的占用面积可以与第一超导体层的占用面积匹配，除了在其中省略了第二超导体层的至少第一区域使得第一超导体迹线具有第一预定谐振器频率之外。对于第二超导体迹线，第二超导体层的占用面积可以与第一超导体层的占用面积匹配，除了在其中省略了第二超导体层的至少第二区域使得第二超导体迹线具有第二预定谐振器频率之外。第一超导体迹线可以是第一量子位测量谐振器，第二超导体迹线可以是第二量子位测量谐振器。第一超导体迹线可以是第一频率滤波器并且第一预定谐振器频率可以是第一频率滤波器的截止频率或中心频率，第二超导体迹线可以是第二频率滤波器并且第二预定谐振器频率可以是第二频率滤波器的截止频率或中心频率。一般地，在一些其它方面，本公开的主题可以体现在包括以下的超导体带状线中：电介质层；嵌入电介质层中的超导体迹线，其中超导体迹线包括具有第一动态电感的第一超导体材料；以及通路接触，在电介质层内并延伸到第一超导体迹线，其中通路接触包括具有比第一动态电感低的第二动态电感的第二超导体材料。在一些实现方式中，第一超导体材料的总电感的超过50％归因于第一动态电感。在一些实现方式中，第一超导体材料的总电感的超过90％归因于第一动态电感。在一些实现方式中，第二超导体材料的总电感的小于50％归因于第二动态电感。在一些实现方式中，第一超导体材料的每单位长度电感高于第二超导体材料的每单位长度电感。一般地，在其它方面，本公开的主题可以体现在包括以下的器件中：基板；以及在基板上的包括超导体迹线的电路元件，其中超导体迹线的总电感的超过50％归因于形成超导体迹线的超导材料的动态电感，超导体迹线的第一区域具有表现出第一动态电感的第一截面面积，超导体迹线的第二区域具有表现出第二动态电感的第二截面面积，第一截面面积不同于第二截面面积，使得第一动态电感不同于第二动态电感并且使得电路元件具有预定电路参数。器件的实现方式可以具有以下特征中的一个或更多个。例如，在一些实现方式中，预定电路参数是谐振频率。在一些实现方式中，超导体材料包括钛氮化物、铌氮化物或超导体陶瓷。在一些实现方式中，电路元件包括量子位测量谐振器。在一些实现方式中，电路元件包括频率滤波器。在一些实现方式中，超导体迹线的总电感的超过90％归因于超导体材料的动态电感。在一些实现方式中，超导体迹线由超导体材料构成。这里描述的主题的特定实现方式可以实现以下优点中的一个或更多个。例如，在一些实现方式中，可以制造具有不同的预定谐振特性而没有显著不同的几何尺寸的相同类型的电路元件(例如量子位、量子位测量谐振器、共面波导和信号迹线以及其它电路元件类型)。通过至少部分地由高动态电感材料形成电路元件，在一些实现方式中可以降低量子信息处理系统的设计复杂度。特别地，相同类型的电路元件可以形成为具有不同的谐振特性，而在各种电路元件中的每个之间不需要不同的尺寸或使用不同的材料。此外，在一些实现方式中，将电路元件制造为具有相同的尺寸但是具有不同的谐振特性能够释放空间，并允许量子信息处理系统内的电路元件的密度增加。此外，在一些实现方式中，至少部分地由高动态电感材料形成电路元件允许电路元件相对于不用高动态电感材料制造的相同电路元件以更紧凑的几何形状具有预定谐振特性。一个或更多个实现方式的细节在附图和以下描述中阐述。其它特征和优点将从说明书、附图和权利要求书是明显的。附图说明图1A是示出第一电路元件的示例的俯视图和(在线A-A处的)截面图的示意图。图1B是示出第二电路元件的示例的俯视图和(在线B-B处的)截面图的示意图。图2是示出系统的示例的俯视图的示意图，该系统包括至少部分地由高动态传导材料制成的量子位和测量谐振器。图3A和图3B分别是示出第一超导体测量谐振器的示例和第二超导体测量谐振器的示例的俯视图的示意图。图4是示出由具有高动态电感的超导材料形成的电路元件的示例的示意图。图5是示出用于超导量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种器件，包括：/n基板；/n在所述基板上的第一超导体层，所述第一超导体层具有第一动态电感；以及/n在所述第一超导体层上的第二超导体层，所述第二超导体层具有比所述第一动态电感低的第二动态电感；/n其中所述第二超导体层覆盖所述第一超导体层，使得所述第二超导体层和所述第一超导体层具有相同的占用面积，除了其中省略了所述第二超导体层的至少第一区域使得所述第一超导体层和所述第二超导体层形成具有预定电路参数的电路元件之外。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种器件，包括：
基板；
在所述基板上的第一超导体层，所述第一超导体层具有第一动态电感；以及
在所述第一超导体层上的第二超导体层，所述第二超导体层具有比所述第一动态电感低的第二动态电感；
其中所述第二超导体层覆盖所述第一超导体层，使得所述第二超导体层和所述第一超导体层具有相同的占用面积，除了其中省略了所述第二超导体层的至少第一区域使得所述第一超导体层和所述第二超导体层形成具有预定电路参数的电路元件之外。


2.根据权利要求1所述的器件，其中所述第二超导体层相对于所述第一超导体层提供较低的阻抗电流路径。


3.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一超导体层的总电感的超过50％归因于所述第一动态电感。


4.根据权利要求3所述的器件，其中所述第一超导体层的所述总电感的超过90％归因于所述第一动态电感。


5.根据权利要求3所述的器件，其中所述第二超导体层的所述总电感的小于50％归因于所述第二动态电感。


6.根据权利要求1所述的器件，其中所述预定电路参数包括所述电路元件的谐振频率。


7.根据权利要求1所述的器件，其中所述预定电路参数包括所述电路元件的中心频率或截止频率。


8.根据权利要求1所述的器件，其中所述预定电路参数是所述电路元件的特征阻抗。


9.根据权利要求1所述的器件，其中所述电路元件包括量子位测量谐振器。


10.根据权利要求1所述的器件，其中所述电路元件包括共面波导。


11.根据权利要求1所述的器件，其中所述电路元件包括频率滤波器。


12.根据权利要求11所述的器件，其中所述频率滤波器是带通滤波器。


13.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一超导体层是钛氮化物。


14.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一超导体层是铌氮化物。


15.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一超导体层是超导体陶瓷。


16.根据权利要求5、6和7中任一项所述的器件，其中所述第二超导体层是铝。


17.一种系统，包括：
第一超导体迹线，包括具有第一预定谐振器频率；
第二超导体迹线，具有与所述第一预定谐振器频率不同的第二预定谐振器频率，
其中所述第一超导体迹线和所述第二超导体迹线中的每个包括第一超导体材料的第一层和在所述第一层上的第二超导体材料的第二层，以及
其中所述第一超导体迹线的占用面积与所述第二超导体迹线的占用面积相同。


18.根据权利要求17所述的系统，其中所述第一超导体材料具有第一动态电感，所述第二超导体材料具有比所述第一动态电感低的第二动态电感。


19.根据权利要求18所述的系统，
其中，对于所述第一超导体迹线，所述第二超导体层的占用面积与所述第一超导体层的占用面积匹配，除了其中省略了所述第二超导体层的至少第...

【专利技术属性】
技术研发人员：TC怀特，AE梅格兰特，
申请(专利权)人：谷歌有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US