[发明专利]耦合强度可调的量子比特结构

说明书

提供一种耦合强度可调的量子比特结构，其包括：第一量子比特、第二量子比特以及位于所述第一量子比特与所述第二量子比特之间的可调耦合器；所述第一量子比特和所述第二量子比特分别电容耦合至所述可调耦合器，所述可调耦合器控制所述第一量子比特和所述第二量子比特之间的耦合系数；以及其中，所述第一量子比特和所述第二量子比特是transmon的形式，所述可调耦合器是xmon的形式。

技术领域

本发明总体上涉及多量子比特芯片领域，尤其涉及一种耦合强度可调的量子比特结构。

背景技术

耦合强度可调的多量子比特芯片是带有可调耦合器的具有多个量子比特的芯片。可以通过外加磁通的方式偏置两个量子比特之间的可调耦合器，从而调节量子比特之间的耦合系数。可以连续的从正到负调节量子比特之间的耦合系数，因此可以完全关断或任意调节每两个量子比特间的耦合强度。在已有的量子比特结构中，两个量子比特和可调耦合器都是xmon的形式(请参见Y.Fei,et.al.2018PHYS.REV.APPLIED 10,054062)，其包括并联连接的电容和约瑟夫森结，电容和约瑟夫森结的一端相互连接，另一端接地(请参见图1A)。由于xmon形式的量子比特和可调耦合器在指定的电容值下体积更小，因此在二维芯片上可以节省面积大量扩展。

但是由于xmon形式的量子比特中，分支会影响量子比特的接地电容。因此xmon形式的量子比特的面积无法通过分支扩展而做得更大，使得xmon形式的量子比特不易应用于使用倒装焊技术制备三维量子芯片中，例如不利于穿行布线。此外xmon形式的量子比特中，约瑟夫森结直接接地，容易引入地的噪声，增加串扰，在测量时极度不方便。

发明内容

基于现有技术的上述缺陷，本发明提供一种耦合强度可调的量子比特结构，其包括：第一量子比特、第二量子比特以及位于所述第一量子比特与所述第二量子比特之间的可调耦合器；

所述第一量子比特和所述第二量子比特分别电容耦合至所述可调耦合器，所述可调耦合器控制所述第一量子比特和所述第二量子比特之间的耦合系数；以及

其中，所述第一量子比特和所述第二量子比特是transmon的形式，所述可调耦合器是xmon的形式。

优选地，所述可调耦合器包括：

第一电容，其包括第一极以及第二极；以及

第一约瑟夫森结，其包括第一极，连接至所述第一电容的第一极；以及第二极，与所述第一电容的第二极相连接并连接至地。

优选地，所述第一量子比特包括：

第二电容，其第二极接地，第一极与第三电容的第一极以及第二约瑟夫森结的第一极相连接；

所述第三电容的第二极以及所述第二约瑟夫森结的第二极相连接并连接到第四电容的第一极，所述第四电容的第二极接地。

优选地，所述第二量子比特包括：

第五电容，其第二极接地，第一极与第六电容的第一极以及第三约瑟夫森结的第一极相连接；

所述第六电容的第二极以及所述第三约瑟夫森结的第二极相连接且连接到第七电容的第一极，所述第七电容的第二极接地。

优选地，所述第一量子比特和所述第二量子比特中的至少一个包括分支结构。

优选地，所述分支结构耦合到所述可调耦合器。

优选地，所述第一约瑟夫森结、第二约瑟夫森结、第三约瑟夫森结是squid双结。

优选地，所述第一量子比特、第二量子比特以及可调耦合器不在同一衬底上。

优选地，所述第二电容的第一极构成所述第三电容的第一极，所述第四电容的第一极构成所述第三电容的第二极；