[实用新型]量子器件和量子计算机

说明书

本申请公开了量子器件和量子计算机，属于量子信息领域。它包括：形成有第一量子电路及与第一量子电路连接的第一互连元件的第一基底，形成有第二量子电路及与第二量子电路连接的第二互连元件的第二基底，且第二互连元件和第一互连元件接合，以及位于第一基底和第二基底之间的支撑元件，在本申请中，该支撑元件为第一基底和第二基底提供相对的刚性支撑，从而限定第一基底和第二基底所处的平面相对平行，因而在第一互连元件和第二互连元件接合时能够确保第一互连元件和第二互连元件的厚度之和与支撑元件的厚度相同，从而确保了互连结构的厚度具有高度一致性，避免了基底间距离不均匀的问题。

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器件、一种量子器件制备方法和量子计算机。

背景技术

量子计算是量子力学与计算机科学相结合的一种通过遵循量子力学规律、调控量子信息单元来进行计算的新型计算方式。它以微观粒子构成的量子比特为基本单元，具有量子叠加、纠缠的特性。通过量子态的受控演化，量子计算能够实现信息编码和计算存储，具有经典计算技术无法比拟的巨大信息携带量和超强并行计算处理能力。

量子芯片是执行量子计算的核心器件。随着计算能力的发展需求，在量子芯片上扩展集成越来越多的量子比特成为不可避免的趋势。相关技术中，利用多层基底互连扩展集成量子比特的数量，而多层基底互连的量子芯片常常因为基底间的互连结构相对于基底表面的厚度不一致而导致基底间的距离不均匀，这极易导致量子芯片的性能参数发生不期望的改变，例如，导致元器件间的耦合强度发生不期望的改变。

发明创造内容

本申请的目的是提供一种量子器件、一种量子器件制备方法和一种量子计算机，以解决现有技术中的不足，它能够确保互连结构的厚度具有高度一致性，避免了基底间距离不均匀的问题。

本申请的一个实施例提供了一种量子器件，它包括：

第一基底，所述第一基底上形成有第一量子电路及与所述第一量子电路连接的第一互连元件；

第二基底，所述第二基底上形成有第二量子电路及与所述第二量子电路连接的第二互连元件，且所述第二互连元件和所述第一互连元件接合；以及

支撑元件，所述支撑元件位于所述第一基底和所述第二基底之间，并且所述支撑元件限定所述第一基底和所述第二基底相对平行。

针对多层基底互连的量子芯片常常因为互连结构相对于基底表面的厚度不一致而导致基底间距离不均匀的问题，本申请提供的量子器件包括形成有第一互连元件的第一基底、形成有第二互连元件的第二基底，以及位于所述第一基底和第二基底之间的支撑元件，该支撑元件为第一基底和第二基底提供相对的刚性支撑，从而限定所述第一基底和所述第二基底所处的平面相对平行，因而在实现第一互连元件和第二互连元件接合的同时能够确保所述第一互连元件和所述第二互连元件的厚度之和与所述支撑元件的厚度相同，从而确保了由所述第一互连元件和所述第二互连元件形成的互连结构的厚度具有高度一致性，避免了基底间距离不均匀的问题。

在如上所述的量子器件的一些实现形式中，所述第一互连元件包括形成于所述第一量子电路上的第一阻挡层和形成于所述第一阻挡层上的第一焊料层，所述第二互连元件包括形成于所述第二量子电路上的第二阻挡层和形成于所述第二阻挡层上的第二焊料层，且所述第一焊料层和所述第二焊料层接合。

在如上所述的量子器件的一些实现形式中，所述第一阻挡层、所述第一焊料层、所述第二阻挡层和所述第二焊料层均为图形化的超导材料层。

在如上所述的量子器件的一些实现形式中，所述第一阻挡层和所述第二阻挡层均为图形化的氮化钛层。

在如上所述的量子器件的一些实现形式中，所述第一焊料层和所述第二焊料层为图形化的铟层。

在如上所述的量子器件的一些实现形式中，所述支撑元件为非超导的柱体。