[发明专利]量子计算芯片读出谐振腔的设计方法及谐振腔

说明书

本发明提供了一种量子计算芯片读出谐振腔的设计方法及谐振腔，采用共面波导谐振腔设计，谐振腔通过电容分别与微波传输线以及量子比特耦合，可以有效地读出量子比特的状态，实现量子计算芯片的读取功能。一种量子计算芯片读出谐振腔的设计方法，包括以下步骤S1.确定谐振腔中心频率，通过数学模型确定谐振腔设计参数；S2.绘制谐振腔，其中腔长按照其中心导体中心线计算，将谐振腔弯折；S3.绘制耦合电容，与Xmon结构量子比特十字电容耦合，另确定与传输线平行部分谐振腔的长度与距离，与微波传输线形成电容耦合。

技术领域

本发明涉及一种谐振腔的设计方法，具体涉及一种量子计算芯片读出谐振腔方法及谐振腔，属于量子计算芯片技术领域。

背景技术

超导共面波导谐振腔和量子比特耦合的系统，形成了线路腔量子电动力学体系，可以作为量子计算的基本元件。其中，超导共面波导谐振腔可以作为量子比特的读出电路，反映量子比特的状态，对于超导共面波导谐振腔与量子比特耦合的系统，可以让比特与谐振腔处于色散极限下对比特进行读出， 色散极限是指比特频率与谐振腔频率之差较大，处于大失谐状态。作为量子计算芯片的重要一环，读出电路设计的好坏将直接影响整个量子芯片的性能，读出谐振腔的设计显得尤为重要。

发明内容

本发明目的是提供了一种量子计算芯片读出谐振腔的设计方法及谐振腔，采用共面波导谐振腔设计，谐振腔通过电容分别与微波传输线以及量子比特耦合，可以有效地读出量子比特的状态，实现量子计算芯片的读取功能。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种量子计算芯片读出谐振腔的设计方法，包括以下步骤

S1. 确定谐振腔中心频率，通过数学模型确定谐振腔设计参数；

S2. 绘制谐振腔，其中腔长按照其中心导体中心线计算，将谐振腔弯折；

S3. 绘制耦合电容，与Xmon结构量子比特十字电容耦合，另确定与传输线平行部分谐振腔的长度与距离，与微波传输线形成电容耦合。

所述量子计算芯片读出谐振腔的设计方法优选方案，谐振腔的长度为四分之一波长共面波导谐振，设计参数包括腔长，中心导体宽度，缝隙宽度和膜厚。

所述量子计算芯片读出谐振腔的设计方法优选方案，谐振腔弯曲处均为正1/4圆与正1/2圆，两谐振腔间距均为20μm。

一种谐振腔，谐振腔由所述的量子计算芯片读出谐振腔的设计方法设计得到。

本发明的优点在于：

1.采用共面波导谐振腔设计，在芯片制备过程中，非常方便接地；

2.传输线波阻抗仅取决于中心导体宽度与间隙宽度，其他参数影响不大，便于阻抗匹配；

3.采用四分之一波长谐振腔设计，缩短了腔长，同时将谐振腔弯折减小其面积，便于多比特芯片布线；

4.通过两个电容与量子比特和微波传输线分别耦合，且电容值可通过改变几何尺寸改变，便于耦合不同样品。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1是共面波导谐振腔横截面图与参数标识。

图2是量子芯片读出谐振腔设计版图。

图3共面波导谐振腔弯曲处示意图。

图4是该读出谐振腔与量子比特十字电容耦合示意图。

图5是该读出谐振腔与微波传输线电容耦合示意图。

具体实施方式