[发明专利]减少量子比特系统中的寄生电容

说明书

公开了一种系统，该系统包括：量子比特的阵列，该量子比特的阵列中的每个量子比特包括与第一节点对应的第一电极和与第二节点对应的第二电极，其中，对于量子比特的阵列中的第一量子比特，第一量子比特相对于量子比特的阵列中的第二量子比特被定位为使得存在于第一量子比特上的电荷在第二量子比特的第一节点和第二量子比特的第二节点中的每一个上感应出相同的电荷，以便减少第一量子比特与第二量子比特之间的耦合，并且其中，所述节点都不共享公共接地。

背景技术

量子计算是利用量子效应(例如，基态的叠加和属于分离和远程的实体的纠缠)比经典数字计算机更高效地执行某些计算的计算方法。与使用被配置为处于两个双稳态(例如，“0”和“1”)的“比特(bit)”来存储和操纵信息的数字计算机不同，量子计算系统旨在使用被配置为量子态的叠加(例如，a|0+b|1)的“量子比特(qubit)”来操纵信息。每个量子比特的量子态可能相互纠缠，即，一个量子比特的测量结果与另一量子比特的测量结果紧密相关。这些特性提供了优于经典计算机的关键优势，即量子计算机的速度与量子比特数量成指数关系。

发明内容

本公开涉及减少量子比特系统中的寄生电容。量子计算系统可以包括布置在二维衬底上的多个量子比特。多个量子比特可以按照实现量子计算算法所需的任何图案布置在衬底的平面中。例如，在一些情况下，量子计算系统可以包括被布置成具有多行和多列的阵列的多个量子比特。为了利用多个量子比特之间的纠缠，该系统被设计为使得在某些量子比特组(例如，对)之间存在耦合。平面衬底上的任何给定的量子比特可以被布置为耦合到其余量子比特中的某些或全部。例如，取决于量子计算系统的设计，可能期望将给定量子比特布置成强耦合到一些相邻的量子比特，并且使给定量子比特与其一些其他相邻的量子比特之间的耦合最小化。在某些情况下，例如，在包括被布置成具有多行和多列的阵列的多个量子比特的量子计算系统中，这些算法需要相邻量子比特(例如，阵列的相邻行或相邻列中最靠近在一起的量子比特)之间的耦合。可以例如经由制造在相同衬底上的共面的波导来促进量子比特之间的耦合。然而，由于接近度(proximity)，还可能发生与阵列中的其他量子比特(例如，阵列对角线上的量子比特)的不期望的寄生耦合。本质上，相邻量子比特之间的这些不需要的耦合可能主要是电容性的。如果用于特定量子计算系统的量子算法没有考虑到这些寄生耦合，或者如果这些寄生耦合的幅值变为不可忽略以至于其将阻碍将量子计算系统缩放到大量的量子比特的程度，则这样的寄生耦合可能会阻止运行具有许多量子比特的大规模量子计算算法。

本公开涉及可以用于减小电容性寄生耦合的阵列中的量子比特的配置和布置。在一些实施方式中，量子比特阵列内的每个量子比特具有的布局为相邻量子比特的镜像或翻转布局，使得量子比特(例如，两个成对角线定位的量子比特)之间的寄生电容性耦合被减小或有效地被消除。

总体上，可以在一种系统中实现本说明书中描述的主题的创新方面，该系统包括：量子比特的阵列，该量子比特的阵列中的每个量子比特包括与第一节点对应的第一电极和与第二节点对应的第二电极，其中，对于量子比特的阵列中的第一量子比特，第一量子比特相对于量子比特的阵列中的第二量子比特被定位为使得存在于第一量子比特上的电荷在第二量子比特的第一节点和第二量子比特的第二节点中的每一个上感应出相同的电荷，以便减少第一量子比特与第二量子比特之间的耦合，并且其中，节点都不共享公共接地。