一种超导量子芯片结构制造技术

本发明专利技术公开了一种超导量子芯片结构，包括第一结构件、第二结构件和支撑连接件；其中，所述第一结构件上设置有量子比特、读取腔、第一连接端子，其中，所述量子比特和所述读取腔耦合连接，所述量子比特和所述第一连接端子电连接；所述第二结构件上设置有电连接的信号传输线和第二连接端子；所述支撑连接件两端分别电连接所述第一连接端子和所述第二连接端子，用于将所述信号传输线上接收到的控制信号传输至所述量子比特。本发明专利技术减小了超导量子芯片结构的平面尺寸，提高了多位的超导量子芯片的集成度。成度。成度。

【技术实现步骤摘要】
一种超导量子芯片结构


[0001]本专利技术属于量子计算领域，特别是一种超导量子芯片结构。

技术介绍

[0002]量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子计算机的特点主要有运行速度较快、处置信息能力较强、应用范围较广等。量子计算机的核心是量子处理器，也称作超导量子芯片，经典集成电路芯片通过一个个晶体管构建经典比特，二进制信息单元即经典比特，而超导量子芯片采用不同物理体系构建量子比特，例如超导量子芯片利用约瑟夫森结来实现二能级系统，在经典力学系统中，一个比特的状态是唯一的，而量子力学允许量子比特是同一时刻两个状态的叠加，量子计算技术用2个量子状态来叠加及纠缠，用以执行以量子比特为基础的运算。量子比特越多，量子计算机的计算能力越强。
[0003]超导量子芯片上设置有量子比特、读取腔、微波线路、信号端口等，而这些部件均集成在一块基片表面，但随着对量子计算机计算能力要求的提升，量子比特数量越来越多，在一块基片上制备二维结构的超导量子芯片的尺寸会越来越大，难以集成。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种超导量子芯片结构，以解决现有技术中的不足，它能够减小了所述超导量子芯片的平面尺寸，提高了多位的超导量子芯片的集成度。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种超导量子芯片结构，包括第一结构件、第二结构件和支撑连接件；其中，所述第一结构件上设置有量子比特、读取腔、第一连接端子，其中，所述量子比特和所述读取腔耦合连接，所述量子比特和所述第一连接端子电连接；所述第二结构件上设置有电连接的信号传输线和第二连接端子；所述支撑连接件两端分别电连接所述第一连接端子和所述第二连接端子，用于将所述信号传输线上接收到的控制信号传输至所述量子比特。
[0007]进一步的，所述量子比特和所述读取腔位于所述第一结构件的第一表面，所述第一连接端子位于所述第一结构件的第二表面，所述第一结构件还设置有贯穿所述第一结构件的第一表面和第二表面的通孔，所述通孔内填充有第一金属层，所述第一金属层用于电连接所述量子比特和所述第一连接端子。
[0008]进一步的，所述第一连接端子在所述第一结构件的第二表面沿着所述通孔的周向分布且与所述通孔同轴。
[0009]进一步的，所述量子比特、所述读取腔和所述第一连接端子位于所述第一结构件的第二表面，所述信号传输线和所述第二连接端子位于所述第二结构件的第一表面，其中，所述第一结构件的第二表面与所述第二结构件的第一表面相对设置。
[0010]进一步的，所述量子比特、所述读取腔和所述第一连接端子均位于所述第一结构件的第二表面，所述第二连接端子位于所述第二结构件的第一表面，所述信号传输线位于
所述第二结构件的第二表面，且所述第二结构件设置有贯穿所述第二结构件的第一表面和第二表面的通孔，所述通孔内填充有第一金属层，所述第一金属层用于电连接所述第二连接端子和所述信号传输线。
[0011]进一步的，所述通孔形状为梯形。
[0012]进一步的，所述第一金属层的材质为超导材料。
[0013]进一步的，所述超导材料为氮化钛，所述支撑连接件的材质为铟。
[0014]进一步的，所述第一金属层的表面填充第一保护膜。
[0015]进一步的，所述支撑连接件形状为圆柱形。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的超导量子芯片结构，包括第一结构件、第二结构件和支撑连接件；其中，所述第一结构件上设置有量子比特、读取腔、第一连接端子，其中，所述量子比特和所述读取腔耦合连接，所述量子比特和所述第一连接端子电连接；所述第二结构件上设置有电连接的信号传输线和第二连接端子；所述支撑连接件两端分别电连接所述第一连接端子和所述第二连接端子，用于将所述信号传输线上接收到的控制信号传输至所述量子比特。通过在不同的结构件上设置所述量子比特、读取腔和信号传输线，并借助所述第一连接端子、第二连接端子以及所述支撑连接件将设置于所述第一结构件的量子比特和所述第二结构件的信号传输线电连接起来，构成了完整的超导量子芯片结构，大大的减小了所述超导量子芯片的平面尺寸，提高了多位的超导量子芯片的集成度。
附图说明
[0017]图1为现有技术中的二维结构的超导量子芯片结构图；
[0018]图2为本专利技术的一种超导量子芯片立体结构图；
[0019]图3为本专利技术第一结构件的上表面结构图；
[0020]图4为本专利技术第一结构件的下表结构图；
[0021]图5为本专利技术第二结构件的上表结构图；
[0022]图6为本专利技术第二种超导量子芯片立体结构图；
[0023]图7为本专利技术第三种超导量子芯片立体结构图。
[0024]附图标记说明：1
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衬底，11
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量子比特，12
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读取腔，13
‑
信号传输线，14
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信号端口，10
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第一结构件，20
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第二结构件，30
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支撑连接件，101
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量子比特，102
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读取腔，103
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第一连接端子，104
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通孔，105
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第一金属层，106
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第一保护膜，201
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信号传输线，202
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第二连接端子。
具体实施方式
[0025]下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。
[0026]如图1所示的超导量子芯片结构图，是目前普遍采用的二维结构，具体的是在一块衬底1上通过显影、曝光、刻蚀、薄膜沉积等工艺流程制备量子比特101、用于对量子比特11进行读取的读取腔12、用于对量子比特11进行控制的信号传输线13、以及各量子比特11对外的信号端口。每一个量子比特11均对应一个电路结构，而图1所示的仅为6比特位的超导量子芯片。可以想象的是，当比特位提高到百位、甚至千位时，要想在在一篇衬底上集成这
么多的量子比特11电路结构，可以想象的是超导量子芯片的平面尺寸需要非常大。
[0027]如图2所示，本专利技术提供了一种超导量子芯片结构，包括第一结构件10、第二结构件20和支撑连接件30；其中，所述第一结构件10上设置有量子比特101、读取腔102、第一连接端子103，其中，所述量子比特101和所述读取腔102耦合连接，所述量子比特101和所述第一连接端子103电连接；所述第二结构件20上设置有电连接的信号传输线201和第二连接端子202；所述支撑连接件30两端分别电连接所述第一连接端子103和所述第二连接端子202，用于将所述信号传输线201上接收到的控制信号传输至所述量子比特101。
[0028]超导量子芯片包括运行量子计算的所述量子比特101、对所述量子比特101的的量子态进行读取的所述读取腔10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超导量子芯片结构，其特征在于，包括第一结构件、第二结构件和支撑连接件；其中，所述第一结构件上设置有量子比特、读取腔、第一连接端子，其中，所述量子比特和所述读取腔耦合连接，所述量子比特和所述第一连接端子电连接；所述第二结构件上设置有电连接的信号传输线和第二连接端子；所述支撑连接件两端分别电连接所述第一连接端子和所述第二连接端子，用于将所述信号传输线上接收到的控制信号传输至所述量子比特。2.根据权利要求1所述的超导量子芯片结构，其特征在于，所述量子比特和所述读取腔位于所述第一结构件的第一表面，所述第一连接端子位于所述第一结构件的第二表面，所述第一结构件还设置有贯穿所述第一结构件的第一表面和第二表面的通孔，所述通孔内填充有第一金属层，所述第一金属层用于电连接所述量子比特和所述第一连接端子。3.根据权利要求2所述的超导量子芯片结构，其特征在于，所述第一连接端子在所述第一结构件的第二表面沿着所述通孔的周向分布且与所述通孔同轴。4.根据权利要求1所述的超导量子芯片结构，其特征在于，所述量子比特、所述读取腔和所述第一连接端子均位于所述第一结构件的第二表面，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵勇杰，
申请(专利权)人：合肥本源量子计算科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：