超导量子干涉仪及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超导量子干涉仪及其制备方法。该制备方法包括：提供衬底；在衬底上形成由至少一个第一约瑟夫森结组成的第一结电路以及由至少一个第二约瑟夫森结组成的第二结电路，其中，第一结电路与第二结电路的一端电连接、另一端开路；在衬底上形成分别与第一结电路和第二结电路的另一端电连接的导体元件，以构成超导量子干涉仪；其中，第一约瑟夫森结与第二约瑟夫森结的数量和/或连接关系被配置为使第一结电路与第二结电路的等效电阻不相等。通过上述方式，本发明专利技术能够制备出非简并点的比特频率较高的超导量子干涉仪，从而实现更强的量子信息处理能力。更强的量子信息处理能力。更强的量子信息处理能力。

【技术实现步骤摘要】
超导量子干涉仪及其制备方法


[0001]本专利技术涉及量子信息领域，特别是涉及一种超导量子干涉仪及其制备方法。

技术介绍

[0002]对量子比特的量子逻辑门操作必须在量子比特退相干之前完成。在量子比特退相干之前，能够实现的量子逻辑门操作越多，量子比特的量子信息处理能力就越强。
[0003]对比特频率的调制是实现量子逻辑门的重要方式之一。当两个相同的约瑟夫森结并联构成一个环路时，可以通过调整环路内的磁通来改变比特的频率。这样的环路称为超导量子干涉仪，其频率最大点称为Sweet point或Sweet spot，也称为简并点，该点通常拥有较高的退相干时间。
[0004]但是现有的超导量子干涉仪虽然简并点的频率比较高，但是非简并点的频率很低，所以一旦偏移简并点，量子比特的退相干时间将大幅下降。然而，大多数时候，量子比特工作频率点并非是处于简并点。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种超导量子干涉仪及其制备方法，以解决现有技术中超导量子干涉仪的非简并点频率很低的问题，能够制备出非简并点的比特频率较高的超导量子干涉仪，从而实现更强的量子信息处理能力。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种超导量子干涉仪的制备方法，其特征在于，包括：
[0007]提供衬底；
[0008]在所述衬底上形成由至少一个第一约瑟夫森结组成的第一结电路以及由至少一个第二约瑟夫森结组成的第二结电路，其中，所述第一结电路与所述第二结电路的一端电连接、另一端开路；
[0009]在所述衬底上形成分别与所述第一结电路和所述第二结电路的另一端电连接的导体元件，以构成超导量子干涉仪；
[0010]其中，所述第一约瑟夫森结与所述第二约瑟夫森结的数量和/或连接关系被配置为使所述第一结电路与所述第二结电路的等效电阻不相等。
[0011]优选的，所述第一约瑟夫森结与所述第二约瑟夫森结的电阻不相等。
[0012]优选的，所述第一约瑟夫森结与所述第二约瑟夫森结的面积和/或势垒层厚度不相等。
[0013]优选的，所述第一约瑟夫森结与所述第二约瑟夫森结的势垒层厚度相等但面积不相等。
[0014]优选的，所述第一约瑟夫森结和所述第二约瑟夫森结的数量均为一个。
[0015]优选的，所述在所述衬底上形成由至少一个第一约瑟夫森结组成的第一结电路以及由至少一个第二约瑟夫森结组成的第二结电路的步骤包括：
[0016]在所述衬底上形成相互连接的第一超导线和第二超导线；
[0017]在所述第一超导线和所述第二超导线表面形成势垒层，并在所述衬底上形成与所述第一超导线交叠的第三超导线以及与所述第二超导线交叠的第四超导线，以在所述第一超导线的交叠处形成第一约瑟夫森结、在所述第二超导线的交叠处形成与所述第一约瑟夫森结面积不同的第二约瑟夫森结；
[0018]其中，所述第一超导线、第三超导线与第一约瑟夫森结构成第一结电路，所述第二超导线、第四超导线与第二约瑟夫森结构成第二结电路。
[0019]优选的，所述在所述衬底上形成相互连接的第一超导线和第二超导线的步骤包括：
[0020]形成第一光刻胶层于所述衬底上；
[0021]在所述第一光刻胶层上曝光出相互连通的第一沟道和第二沟道；
[0022]对所述第一沟道和所述第二沟道进行垂直蒸镀，在所述第一沟道和所述第二沟道内分别形成第一超导线和第二超导线。
[0023]优选的，所述在所述第一超导线和所述第二超导线表面形成势垒层，并在所述衬底上形成与所述第一超导线交叠的第三超导线以及与所述第二超导线交叠的第四超导线的步骤包括：
[0024]剥离所述第一光刻胶层，形成第二光刻胶层于所述衬底上；
[0025]在所述第二光刻胶层上曝光出与所述第一超导线相交的第三沟道和与所述第二超导线相交的第四沟道；
[0026]在所述第三沟道内的所述第一超导线以及所述第四沟道内的所述第二超导线表面形成势垒层；
[0027]对所述第三沟道和所述第四沟道进行垂直蒸镀，在所述第三沟道和所述第四沟道内分别形成第三超导线和第四超导线。
[0028]优选的，所述在所述衬底上形成相互电连接的第一超导线和第二超导线的步骤包括：
[0029]形成光刻胶层于所述衬底上；
[0030]在所述光刻胶层上曝光出平行且相互连通的第一沟道和第二沟道，以及与所述第一沟道垂直交叉的第三沟道和与所述第二沟道垂直交叉的第四沟道；
[0031]沿平行于所述第一沟道方向进行倾斜蒸镀，使得仅在所述第一沟道和所述第二沟道内分别形成第一超导线和第二超导线。
[0032]优选的，所述在所述第一超导线和所述第二超导线表面形成势垒层，并在所述衬底上形成与所述第一超导线交叠的第三超导线以及与所述第二超导线交叠的第四超导线的步骤包括：
[0033]在所述第一超导线和第二超导线表面形成势垒层；
[0034]沿平行于所述第三沟道方向进行倾斜蒸镀，使得仅在所述第三沟道和所述第四沟道内分别形成第三超导线和第四超导线。
[0035]优选的，所述第一约瑟夫森结的数量为一个，所述第二约瑟夫森结的数量为多个。
[0036]优选的，所述多个第二约瑟夫森结的连接关系为串联。
[0037]优选的，所述在所述衬底上形成由至少一个第一约瑟夫森结组成的第一结电路以
及由至少一个第二约瑟夫森结组成的第二结电路的步骤包括：
[0038]在所述衬底上形成第一超导线和多条第二超导线，其中，最外侧的第一条所述第二超导线与所述第一超导线连接；
[0039]在所述第一超导线和所述多条第二超导线表面形成势垒层，并在所述衬底上形成第三超导线和多条第四超导线，其中，所述第三超导线与第一超导线交叠，所述多条第四超导线分别一一对应地与所述多条第二超导线交叠，且各条第二超导线还与与前一条第二超导线交叠的第四超导线交叠，以在所述第一超导线的交叠处形成第一约瑟夫森结、在所述第二超导线的交叠处形成第二约瑟夫森结；
[0040]其中，所述第一超导线、第三超导线与第一约瑟夫森结构成第一结电路，所述多条第二超导线、多条第四超导线与多个第二约瑟夫森结构成第二结电路。
[0041]优选的，所述在所述衬底上形成第一超导线和多条第二超导线的步骤包括：
[0042]形成第一光刻胶层于所述衬底上；
[0043]在所述第一光刻胶层上曝光出第一沟道和多条第二沟道，其中，最外侧的第一条所述第二沟道与所述第一沟道连通；
[0044]对所述第一沟道和所述多条第二沟道进行垂直蒸镀，在所述第一沟道和各所述第二沟道内分别形成第一超导线和第二超导线。
[0045]优选的，所述在所述第一超导线和所述多条第二超导线表面形成势垒层，并在所述衬底上形成第三超导线和多条第四超导线的步骤包括：
[0046]剥离所述第一光刻胶层，形成第二光刻胶层于所述衬底上；
[0047]在所述第二光刻胶层上曝光出与所述第一超本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超导量子干涉仪的制备方法，其特征在于，包括：提供衬底；在所述衬底上形成由至少一个第一约瑟夫森结组成的第一结电路以及由至少一个第二约瑟夫森结组成的第二结电路，其中，所述第一结电路与所述第二结电路的一端电连接、另一端开路；在所述衬底上形成分别与所述第一结电路和所述第二结电路的另一端电连接的导体元件，以构成超导量子干涉仪；其中，所述第一约瑟夫森结与所述第二约瑟夫森结的数量和/或连接关系被配置为使所述第一结电路与所述第二结电路的等效电阻不相等。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一约瑟夫森结与所述第二约瑟夫森结的电阻不相等。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一约瑟夫森结与所述第二约瑟夫森结的面积和/或势垒层厚度不相等。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一约瑟夫森结与所述第二约瑟夫森结的势垒层厚度相等但面积不相等。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一约瑟夫森结和所述第二约瑟夫森结的数量均为一个。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述在所述衬底上形成由至少一个第一约瑟夫森结组成的第一结电路以及由至少一个第二约瑟夫森结组成的第二结电路的步骤包括：在所述衬底上形成相互连接的第一超导线和第二超导线；在所述第一超导线和所述第二超导线表面形成势垒层，并在所述衬底上形成与所述第一超导线交叠的第三超导线以及与所述第二超导线交叠的第四超导线，以在所述第一超导线的交叠处形成第一约瑟夫森结、在所述第二超导线的交叠处形成与所述第一约瑟夫森结面积不同的第二约瑟夫森结；其中，所述第一超导线、第三超导线与第一约瑟夫森结构成第一结电路，所述第二超导线、第四超导线与第二约瑟夫森结构成第二结电路。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述在所述衬底上形成相互连接的第一超导线和第二超导线的步骤包括：形成第一光刻胶层于所述衬底上；在所述第一光刻胶层上曝光出相互连通的第一沟道和第二沟道；对所述第一沟道和所述第二沟道进行垂直蒸镀，在所述第一沟道和所述第二沟道内分别形成第一超导线和第二超导线。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述在所述第一超导线和所述第二超导线表面形成势垒层，并在所述衬底上形成与所述第一超导线交叠的第三超导线以及与所述第二超导线交叠的第四超导线的步骤包括：剥离所述第一光刻胶层，形成第二光刻胶层于所述衬底上；在所述第二光刻胶层上曝光出与所述第一超导线相交的第三沟道和与所述第二超导线相交的第四沟道；
在所述第三沟道内的所述第一超导线以及所述第四沟道内的所述第二超导线表面形成势垒层；对所述第三沟道和所述第四沟道进行垂直蒸镀，在所述第三沟道和所述第四沟道内分别形成第三超导线和第四超导线。9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述在所述衬底上形成相互连接的第一超导线和第二超导线的步骤包括：形成光刻胶层于所述衬底上；在所述光刻胶层上曝光出平行且相互连通的第一沟道和第二沟道，以及与所述第一沟道垂直交叉的第三沟道和与所述第二沟道垂直交叉的第四沟道；沿平行于所述第一沟道方向进行倾斜蒸镀，使得仅在所述第一沟道和所述第二沟道内分别形成第一超导线和第二超导线。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述在所述第一超导线和所述第二超导线表面形成势垒层，并在所述衬底上形成与所述第一超导线交叠的第三超导线以及与所述第二超导线交叠的第四超导线的步骤包括：在所述第一超导线和第二超导线表面形成势垒层；沿平行于所述第三沟道方向进行倾斜蒸镀，使得仅在所述第三沟道和所述第四沟道内分别形成第三超导线和第四超导线。11.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一约瑟夫森结的数量为一个，所述第二约瑟夫森结的数量为多个。12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述多个第二约瑟夫森结的连接关系为串联。13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述在所述衬底上形成由至少一个第一约瑟夫森结组成的第一结电路以及由至少一个第二约瑟夫森结组成的第二结电路的步骤包括：在所述衬底上形成第一超导线和多条第二超导线，其中，最外侧的第一条所述第二超导线与所述第一超导线连接；在所述第一超导线和所述多条第二超导线表面形成势垒层，并在所述衬底上形成第三超导线和多条第四超导线，其中，所述第三超导线与第一超导线交叠，所述多条第四超导线分别一一对应地与所述多条第二超导线交叠，且各条第二超导线还与与前一条第二超导线交叠的第四超导线交叠，以在所述第一超导线的交叠处形成第一约瑟夫森结、在所述第二超导线的交叠处形成第二约瑟夫森结；其中，所述第一超导线、第三超导线与第一约瑟夫森结构成第一结电路，所述多条第二超导线、多条第四超导线与多个第二约瑟夫森结构成第二结电路。14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述在所述衬底上形成第一超导线和多条第二超导线的步骤包括：形成第一光刻胶层于所述衬底上；在所述第一光刻胶层上曝光出第一沟道和多条第二沟道，其中，最外侧的第一条所述第二沟道与所述第一沟道连通；对所述第一沟道和所述多条第二沟道进行垂直蒸镀，在所述第一沟道和...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
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：