控制线复用电路、控制线电路、量子芯片以及量子计算机的制作方法

1.本实用新型涉及量子芯片技术领域，具体地说是控制线复用电路、控制线电路、量子芯片以及量子计算机。


背景技术：

2.超导量子计算芯片作为量子计算机的核心器件，是影响量子计算机性能的关键。在超导量子计算芯片中，xmon结构的量子比特是最常见的一种形式，如图1所示，这种结构的量子比特每个比特需要两根单独的控制线对单个量子比特进行控制，分别是xy控制线，通过输入微波信号对比特状态进行控制，z 控制线，如果输入电流产生磁通改变量子比特的频率。随着量子计算芯片上量子比特数目的增多，需要的控制线也越来越多，会在量子芯片的设计和布线方面产生许多困难。控制线的间距过近也会使得控制信号之间产生串扰，影响控制精度从而影响量子芯片的性能，需要一种控制线的复用方案，减少控制线的数量，降低上述由控制线过多带来的负面影响，同时减小芯片的面积。
3.基于上述分析，如何实现量子比特芯片控制线的复用，是需要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的技术任务是针对以上不足，提供控制线复用电路、控制线电路、量子芯片以及量子计算机，来解决如何实现量子比特芯片控制线的复用的技术问题。
5.第一方面，本实用新型的控制线复用电路，用于实现超导量子计算芯片中控制线在量子比特之间的复用，所述控制线复用电路包括：
6.直流信号隔绝器，所述直流信号隔绝器电连接于控制线和量子比特之间，用于隔绝控制线与量子比特之间的直流信号；
7.控制信号过滤器，所述控制信号过滤器电连接于所述控制线与量子比特之间，与所述直流信号隔绝器配合用于将特定频率的控制信号送入量子比特。
8.作为优选，所述直流信号隔绝器为电容，所述电容共两个，两个电容串联于控制线和量子比特之间。
9.作为优选，所述控制信号过滤器为带通滤波器，所述带通滤波器电连接于所述两个电容之间，能够通过所述带通滤波器的特定频率控制信号进入量子比特。
10.作为优选，所述控制线为xy控制线，作为主控制线。
11.第二方面，本实用新型的控制线电路，应用于超导量子计算芯片，包括：
12.控制线，所述控制线与量子比特电连接；
13.控制线复用电路，所述控制线复用电路为如第一方面任一项所述的控制线复用电路，所述控制线复用电路电连接于所述控制线与量子比特之间。
14.作为优选，所述直流信号隔绝器为电容，所述电容共两个，两个电容串联于控制线和量子比特之间。
15.作为优选，所述控制信号过滤器为带通滤波器，所述带通滤波器电连接于所述两
个电容之间，能够通过所述带通滤波器的特定频率控制信号进入量子比特。
16.作为优选，所述控制线为xy控制线，作为主控制线。
17.第三方面，本实用新型的量子芯片，所述量子芯片为超导量子计算芯片，包括量子比特以及如第二方面任一项所述的控制线电路，所述控制线电路与量子比特电连接。
18.第四方面，本实用新型的量子计算机，所述量子计算机中配置有如第三方面所述的量子芯片。
19.本实用新型的控制线复用电路、控制线电路、量子芯片以及量子计算机具有以下优点：用直流信号隔绝器隔绝直流信号，且使用控制信号过滤器仅允许特定频率的控制信号通过传输线到达指定量子比特，对于具有n个量子比特的多比特量子计算系统，传统方案每个比特均需要一条单独的xy控制线，该方案仅需要唯一一条传输线即可实现，从而降低了设计难度，方便布线，降低了控制线间的串扰，并减小了量子芯片面积。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.下面结合附图对本实用新型进一步说明。
22.图1为xy控制线的结构示意图；
23.图2为实施例1控制线复用电路的原理框图。
具体实施方式
24.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定，在不冲突的情况下，本实用新型实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。
25.本实用新型实施例提供控制线复用电路、控制线电路、量子芯片以及量子计算机，用于解决如何实现量子比特芯片控制线的复用的技术问题。
26.实施例1：
27.本实用新型控制线复用电路，用于实现超导量子计算芯片中控制线在量子比特之间的复用，该控制线复用电路包括直流信号隔绝器和控制信号过滤器，直流信号隔绝器电连接于控制线和量子比特之间，用于隔绝控制线与量子比特之间的直流信号；控制信号过滤器电连接于控制线与量子比特之间，与直流信号隔绝器配合用于将特定频率的控制信号送入量子比特。
28.本实施例中，控制线为xy控制线，共一条作为主控制线。
29.直流信号隔绝器为电容，所述电容共两个，两个电容串联于控制线和量子比特之间。通过上述两个电容隔绝控制线与量子比特之间的直流信号。
30.控制信号过滤器为带通滤波器，仅允许可以通过带通滤波器的特定频率控制信号进入量子比特，对其状态进行控制。
31.本实施例中两个电容加在主控制线与量子比特之间，带通滤波器加在两个电容之
间。该复用电路使得原本每个量子比特均需要的单独的xy控制线被替换为一条控制总线，在芯片上量子比特数目为n的情况下，共计减少n-1条控制线，极大的降低了芯片设计和布线的难度，降低了控制线间的串扰和芯片面积。
32.实施例2：
33.本实用新型控制线电路，应用于超导量子计算芯片，包括控制线和控制线复用电路，控制线与量子比特电连接，控制线复用电路为实施例1公开的控制线复用电路，该控制线复用电路电连接于控制线与量子比特之间。
34.本实施例中，控制线为xy控制线，共一条作为主控制线。
35.直流信号隔绝器为电容，所述电容共两个，两个电容串联于控制线和量子比特之间。通过上述两个电容隔绝控制线与量子比特之间的直流信号。
36.控制信号过滤器为带通滤波器，仅允许可以通过带通滤波器的特定频率控制信号进入量子比特，对其状态进行控制。
37.本实施例中两个电容加在主控制线与量子比特之间，带通滤波器加在两个电容之间。该复用电路使得原本每个量子比特均需要的单独的xy控制线被替换为一条控制总线，在芯片上量子比特数目为n的情况下，共计减少 n-1条控制线，极大的降低了芯片设计和布线的难度，降低了控制线间的串扰和芯片面积。
38.实施例3：
39.本实用新型的量子芯片为超导量子计算芯片，包括量子比特以及如实施例 2公开的控制线电路，控制线电路与量子比特电连接。
40.实施例4：
41.本实用新型的量子计算机，该量子计算机中配置有如实施例3公开的量子芯片。
42.上文通过附图和优选实施例对本实用新型进行了详细展示和说明，然而本实用新型不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的手段得到本实用新型更多的实施例，这些实施例也在本实用新型的保护范围之内。