[发明专利]高保真度超导电路结构及超导量子芯片、超导量子计算机

说明书

本申请公开了高保真度超导电路结构及超导量子芯片、超导量子计算机，涉及量子计算领域。具体实现方案为：计算量子比特；耦合器件，用于分别与两个所述计算量子比特进行耦合；连接组件，设置于所述计算量子比特与所述耦合器件之间，用于将所述计算量子比特与所述耦合器件进行耦合连接，以基于所述耦合器件以及所述计算量子比特实现目标量子门；这样，通过选择合理的超导电路参数来消除所述计算量子比特之间的寄生耦合，提升所述目标量子门的保真度。

技术领域

本申请涉及计算机领域，尤其涉及量子计算领域。

背景技术

近些年，以超导电路为代表的量子计算硬件在性能上取得了巨大的发展，其中比较有代表性的是2019年Google AI Quantum团队成功实现了53量子比特的超导量子芯片，并在其上实现了随机电路采样任务，进而展现了量子优势。固然该技术方案取得了一定程度的成功，但其中仍有诸多问题亟需解决，比如，ZZ寄生耦合，即一个计算量子比特状态的变化会影响到另一个计算量子比特的频率，ZZ寄生耦合的存在会直接导致量子门错误的出现；于是，如何有效地消除掉计算量子比特间的ZZ寄生耦合便成为一个极其关键的命题。

发明内容

本申请提供了一种高保真度超导电路结构及超导量子芯片、超导量子计算机。

根据本申请的一方面，提供了一种超导电路结构，包括：

计算量子比特；

耦合器件，用于分别与两个所述计算量子比特进行耦合；

连接组件，设置于所述计算量子比特与所述耦合器件之间，用于将所述计算量子比特与所述耦合器件进行耦合连接，以基于所述耦合器件以及所述计算量子比特实现目标量子门；

其中，所述计算量子比特与所述耦合器件的失谐性强度不同；通过调整所述超导电路结构中的超导电路参数，使所述超导电路结构所对应的计算空间外的量子态对计算空间内的量子态所引发的能级移动相互抵消，以消除所述计算量子比特之间的寄生耦合，提升所述目标量子门的保真度。

根据本申请的另一方面，提供了一种超导量子芯片，所述超导量子芯片上至少形成有超导电路结构，其中，所述超导电路结构包括以上所述的超导电路结构。

根据本申请的再一方面，提供了一种超导量子计算机，所述超导量子计算机至少设置有超导量子芯片以及与所述超导量子芯片连接的操控和读取装置；其中，所述超导量子芯片上至少形成有以上所述的超导电路结构。

根据本申请的技术解决了无法有效消除计算量子比特间的ZZ寄生耦合的问题，提高了目标量子门的保真度。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。其中：

图1示出根据本发明实施例的超导电路结构示意图；

图2是本发明实施例超导电路结构在一具体示例中ZZ寄生耦合强度ζ_zz随计算量子比特的失谐性强度α_q1和α_q2的变化特性示意图；

图3为本发明实施例超导电路结构在一具体示例中实现iSWAP量子门错误率ε随着量子门时长t_g的变化特性示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。