[实用新型]一种量子芯片及一种量子计算机

说明书

本申请公开了一种量子芯片及其制备方法、一种量子计算机，属于量子信息领域。所示量子芯片包括：多个量子比特，多个所述量子比特在衬底上呈阵列排布，所述量子比特包括：第一电容板、第二电容板和超导量子干涉装置，所述超导量子干涉装置的一端与所述第一电容板连接，另一端与所述第二电容板连接；其中，所述第一电容板包括交汇的第一臂和第二臂；所述第二电容板包括交汇的第三臂和第四臂；阵列排布中的一个所述量子比特的所述第一臂和所述第二臂中之一与相邻所述量子比特的所述第三臂和所述第四臂中之一耦合。采用本方案形成的量子比特便于二维排布，且任一量子比特与相邻的四个量子比特均耦合实现了连通，以此实现量子比特数量的扩展。

技术领域

本申请属于量子信息领域，尤其是量子计算技术领域，特别地，本申请涉及一种量子芯片及其制备方法、一种量子计算机。

背景技术

量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子计算机的特点主要有运行速度较快、处置信息能力较强、应用范围较广等。与一般计算机比较起来，信息处理量愈多，对于量子计算机实施运算也就愈加有利，也就更能确保运算具备精准性。

超导量子计算可以利用微纳加工技术将量子比特制备到衬底上，具有可集成、可扩展等优越性能。近年来超导量子计算得到了飞速发展，目前的量子比特的结构常采用单个对地的电容，及一端接地、另一端与该电容连接的超导量子干涉装置，并且该电容常采用十字型，这种结构的量子比特便于一维链排布，但在量子芯片上呈一维链排布的量子比特，每个量子比特仅与左右相邻的两个量子比特耦合，量子比特间的连通性并不好，该结构有一定的局限性。

发明创造内容

为解决现有技术中的不足，本申请的目的是提供一种量子芯片及其制备方法、一种量子计算机，本申请采用具有交汇的第一臂和第二臂的第一电容板，及具有交汇的第三臂和第四臂的第二电容板，并将第一超导量子干涉装置的一端连接第一电容板，另一端连接第二电容板的结构在衬底上进行阵列排布，以此结构的阵列排布能够避免利用现有结构的量子比特进行一维链排布实现量子比特数量扩展时存在的局限性。

本申请的一个实施例提供了一种量子芯片，包括：

多个量子比特，多个所述量子比特在衬底上呈阵列排布，所述量子比特包括：第一电容板、第二电容板和第一超导量子干涉装置，所述第一超导量子干涉装置的一端与所述第一电容板连接，另一端与所述第二电容板连接；

其中，所述第一电容板包括交汇的第一臂和第二臂；所述第二电容板包括交汇的第三臂和第四臂；阵列排布中的一个所述量子比特的所述第一臂和所述第二臂中之一与相邻所述量子比特的所述第三臂和所述第四臂中之一耦合。

如上所述的量子芯片，在一个实施方式中，所述第一超导量子干涉装置的一端与所述第一臂和所述第二臂的交汇处连接，另一端与所述第三臂和所述第四臂的交汇处连接。

如上所述的量子芯片，在一个实施方式中，所述第一臂和所述第二臂正交，所述第三臂和所述第四臂正交。

如上所述的量子芯片，在一个实施方式中，所述量子比特呈陈列排布的基本单元为正方形或菱形。

如上所述的量子芯片，在一个实施方式中，所述衬底上还形成有与所述量子比特耦合的读取谐振腔和调控信号线。

如上所述的量子芯片，在一个实施方式中，所述第一超导量子干涉装置包括相互并联的约瑟夫森结，所述约瑟夫森结为隧道结、点接触、或者其他呈现约瑟夫森效应的结构。

如上所述的量子芯片，在一个实施方式中，处于相邻位置的两个所述量子比特之间还形成有耦合结构，所述耦合结构与一个所述量子比特的所述第一臂和所述第二臂中之一，以及相邻所述量子比特的所述第三臂和所述第四臂中的之一均耦合。

如上所述的量子芯片，在一个实施方式中，所述耦合结构的频率可调谐。