【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超导量子计算，特别涉及一种具有长退相干时间的新型的超导量子比特电容及含该电容的超导量子比特和超导量子电路。
技术介绍
1、随着量子信息技术的发展，超导量子比特是如今普遍认为实现实用化量子计算机的一种可行方案，其设计目标在于增加芯片上集成的量子比特规模，同时尽可能提升单个超导量子比特的性能。为了将实用化量子计算机投入网络信息安全、大数据和人工智能、化学生物制药、金融工程、智能制造等实际应用领域中，仍需要实现对量子比特的高精度操控，以完成对特定问题的加速处理。
2、自超导量子电路设计方案出现以来，在集成技术和大规模操控技术上都发挥了一定的作用。同时，在单个芯片上的量子比特数目也已经突破三位数。但随着经典计算机的软硬件不断推陈出新，硬件架构更加多样化，软件算法更加高效。与此同时，量子计算机物理体系中实现的可操控量子比特数量限制了能够运行的算法规模。为了保持超导量子计算的优越性，就需要解决当前单芯片量子比特数量、连通性、退相干时间的限制问题。同时，在构建逻辑比特的过程中，需要大量的物理比特，这将会导致未来比特数量迅速增加。相对应引起的寄生模式、电路串扰、电荷噪声的问题也会增加，会极大影响到量子比特的质量。因此无论是为了降低错误率，或是提高超导量子芯片的集成度，都需要在材料制备、量子比特设计以及芯片加工等方面进行深入研究。
3、目前已有的设计方案有并联大电容板的超导量子比特“transmon”，其通过对约瑟夫森结外加电容来抑制电荷噪声，从而减弱超导量子比特的退相干，延长退相干时间。但是由于电容板的设计
技术实现思路
1、为此，本专利技术提供一种具有长退相干时间的新型的超导量子比特电容及含该电容的超导量子比特和超导量子电路，解决现有超导量子芯片集成度、退相干时间不理想的问题。
2、按照本专利技术所提供的设计方案，一方面，提供一种超导量子比特电容，包含：相对设置的第一电极板和第二电极板，及位于第一电极板和第二电极板之间的电介质，第一电极板的内侧面上形成有第一波浪面，第二电极板的内侧面上形成有与第一波浪面结构匹配的第二波浪面，第一波浪面和第二波浪面两者的波峰和波谷相互交替配合，且第一波浪面和第二波浪面之间设置有间隙。
3、作为本专利技术超导量子比特电容，进一步地，第一波浪面和第二波浪面之间的间隙为波浪结构，且该波浪结构的波峰和波谷与第二波浪面结构中的波峰和波谷位置一致。
4、作为本专利技术超导量子比特电容，进一步地，第一波浪面和第二波浪面之间间隙间距为30±5μm。
5、作为本专利技术超导量子比特电容，进一步地，第一波浪面和第二波浪面两者中波峰与波峰之间的间距均为180±5μm，波峰与波谷之间的高度差均为90±5μm。
6、作为本专利技术超导量子比特电容，进一步地，第一电极板和第二电极板两者采用等宽尺寸结构。
7、再一方面，本专利技术还提供一种超导量子比特，包含：平面电容、约瑟夫森结、共面波导谐振腔和量子比特控制线，所述平面电容采用上述的超导量子比特电容。
8、作为本专利技术超导量子比特，进一步地，还包含：与共面波导谐振腔耦合的读出线，耦合长度为275±5μm。
9、作为本专利技术超导量子比特，进一步地，约瑟夫森结的尺寸为(198±5)nm×(198±5)nm。
10、作为本专利技术超导量子比特，进一步地，共面波导谐振腔为短路λ/4谐振腔，其中，λ为波长。
11、又一方面，本专利技术还提供一种超导量子电路，包括上述的超导量子比特。
12、本专利技术的有益效果：
13、本专利技术通过相匹配的波浪面结构的电容结构设计，能够提高超导量子比特性能表现，延长其退相干时间，能够适用于当前超导量子计算机芯片设计中超导量子比特的平行替换，尤其是在核心微结构方面，具有易替换性和高性能的特性，能够在相同尺寸下提高超导量子比特性能，延长比特寿命。并进一步通过实验验证，本案方案下的电容结构，在相同尺寸下在时间表现上具有较好的性能表现，能够满足集成技术和大规模操控技术超导量子计算应用场景中的需求，具有较好的应用前景。
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1.一种超导量子比特电容，包含：相对设置的第一电极板和第二电极板，及位于第一电极板和第二电极板之间的电介质，其特征在于，第一电极板的内侧面上形成有第一波浪面，第二电极板的内侧面上形成有与第一波浪面结构匹配的第二波浪面，第一波浪面和第二波浪面两者的波峰和波谷相互交替配合，且第一波浪面和第二波浪面之间设置有间隙。
2.根据权利要求1所述的超导量子比特电容，其特征在于，第一波浪面和第二波浪面之间的间隙为波浪结构，且该波浪结构的波峰和波谷与第二波浪面结构中的波峰和波谷位置一致。
3.根据权利要求1或2所述的超导量子比特电容，其特征在于，第一波浪面和第二波浪面之间间隙为30±5μm。
4.根据权利要求1所述的超导量子比特电容，其特征在于，第一波浪面和第二波浪面两者中波峰与波峰之间的间距均为180±5μm，波峰与波谷之间的高度差均为90±5μm。
5.根据权利要求1所述的超导量子比特电容，其特征在于，第一电极板和第二电极板两者采用等宽尺寸结构。
6.一种超导量子比特，包含：平面电容、约瑟夫森结、共面波导谐振腔和量子比特控制线，其特征
7.根据权利要求6所述的超导量子比特，其特征在于，还包含：与共面波导谐振腔耦合的读出线，耦合长度为275±5μm。
8.根据权利要求6所述的超导量子比特，其特征在于，约瑟夫森结的尺寸为(198±5)nm×(198±5)nm。
9.根据权利要求6所述的超导量子比特，其特征在于，共面波导谐振腔为短路λ/4谐振腔，其中，λ为波长。
10.一种超导量子电路，其特征在于，包括权利要求6所述的超导量子比特。
...【技术特征摘要】
1.一种超导量子比特电容，包含：相对设置的第一电极板和第二电极板，及位于第一电极板和第二电极板之间的电介质，其特征在于，第一电极板的内侧面上形成有第一波浪面，第二电极板的内侧面上形成有与第一波浪面结构匹配的第二波浪面，第一波浪面和第二波浪面两者的波峰和波谷相互交替配合，且第一波浪面和第二波浪面之间设置有间隙。
2.根据权利要求1所述的超导量子比特电容，其特征在于，第一波浪面和第二波浪面之间的间隙为波浪结构，且该波浪结构的波峰和波谷与第二波浪面结构中的波峰和波谷位置一致。
3.根据权利要求1或2所述的超导量子比特电容，其特征在于，第一波浪面和第二波浪面之间间隙为30±5μm。
4.根据权利要求1所述的超导量子比特电容，其特征在于，第一波浪面和第二波浪面两者中波峰与波峰之间的间距均为180±5μm，波峰与波谷之间...
【专利技术属性】
技术研发人员：单征，穆清，张潮洁，刘星江，查治国，刘福东，赵博，王立新，侯一凡，韩鹏宇，王文青，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学，
类型：发明
国别省市：
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