一种基于多模式谐振腔的全连通架构量子芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种基于多模式谐振腔的全连通架构量子芯片，该芯片包括一个公共的微波谐振腔和20个以上的超导量子比特；所述公共的微波谐振腔具有n阶谐振模，公共的微波谐振腔同时与超过20个超导量子比特耦合；所述超导量子比特之间通过n阶谐振模相互作用，实现超导量子比特的信息传递和逻辑门操作；所有超导量子比特均具有控制和读取电路，包括独立的或与其相邻比特共用的微波控制线；独立的磁通量控制线和独立的读取谐振腔。本发明专利技术使用微波谐振腔的n阶模式实现比特间的耦合，突破了谐振腔的物理尺寸上限，解决了其限制量子比特扩展数目的问题。并且本发明专利技术能够减小比特间的信号串扰，提升比特的控制精度，对于推进量子计算具有重要意义。有重要意义。有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多模式谐振腔的全连通架构量子芯片


[0001]本专利技术涉及超导量子芯片领域，尤其涉及一种基于多模式谐振腔的全连通架构量子芯片。

技术介绍

[0002]量子芯片的发展是量子计算的发展中重要的一环。量子比特是量子芯片的基本单元，增加量子比特数目是量子芯片发展的一个核心方向。当量子芯片中的量子比特数目超过两个后，需要考虑量子比特间的耦合形式。使用一个基频与量子比特频率相近的谐振腔耦合多个量子比特是耦合技术方案中的一种，如文献【Phys.Rev.Lett.119.180511】中提到的，我们称这种量子芯片设计架构为“全连通架构”。具体的例子：谐振腔的基频在5.5GHz，量子比特的最高频率在5.8GHz，且量子比特的频率可向下调节，将两个或多个量子比特的频率调节至谐振腔的基频或与基频的差为同一值(200MHz以内)时，任意量子比特间可实现通过谐振腔的耦合，利用这种耦合可以交换量子比特的状态信息，实现量子逻辑门，生成多量子比特纠缠态。
[0003]在非全连通架构的超导量子比特芯片上，两个不具有直接耦合的量子比特间无法直接交换状态信息。因此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多模式谐振腔的全连通架构量子芯片，其特征在于，该芯片包括一个公共的微波谐振腔和若干个超导量子比特。所述公共的微波谐振腔具有n阶谐振模，其中，n>＝2，公共的微波谐振腔同时与超过20个超导量子比特耦合；采用共平面微波传输线实现的公共的微波谐振腔长度l计算公式如下：其中，f为公共的微波谐振腔频率，c是真空中的光速，n表示公共的微波谐振腔中谐振模阶数，∈
r
是共平面微波传输线的衬底的相对介电常数；超导量子比特与公共的微波谐振腔耦合充分利用公共的微波谐振腔长度，均匀分散在公共的微波谐振腔的各个分支上。所述超导量子比特之间通过n阶谐振模相互作用，可以实现超导量子比特的信息传递和量子逻辑门操作等。所有超导量子比特均具有控制和读取电路，包括：独立的或者与其相邻比特共用的共平面微波控制线，用于超导量子比特初态的制备；独立的磁通量控制线，用于独立调节每个超导量子比特的频率；独立的读取谐振腔，用于读取每个超导量子比特的状态。2.根据权利要求1所述的一种基于多模式谐振腔的全连通架构量子芯片，其特征在于，所述超导量子比特之间通过n阶谐振模的相互作用方式为：若两个或多个超导量子比特与公共的微波谐振腔的n阶谐振模频率相失谐，则将这些量子比特之间的频率调节至相等，从而使得任意超导量子比特之间通过n阶谐振模实现虚交换super-exchange形式的相互作用，从而实现超导量子比特间的量子逻辑门操作和信息传递。3.根据权利要求1所述的一种基于多模式谐振腔的全连通架构量子芯片，其特征在于，所述超导量子比特之间通过n阶谐振模的相互作用方式为：将超导量子比特的频率调节至与公共的微波谐振腔的n阶谐振模频率相等，则每个超导量子比特与n...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩华，刘武新，李贺康，郭秋江，崔静，董航，任文慧，宋超，孙晓晓，王震，许凯，张鹏飞，张叙，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：