量子比特芯片器件和制造该量子比特芯片器件的方法与流程

本公开涉及一种量子比特芯片器件和制造该量子比特芯片器件的方法。

背景技术：

1、量子计算机使用诸如量子叠加(superposition)、量子纠缠(entanglement)之类的量子力学现象作为操作原理来执行数据处理。能够使用量子力学原理来存储信息的单元元件(或信息本身)被称为量子位或量子比特，其可以用作量子计算机中的信息的基本单元。

2、随着人们对量子计算机的兴趣不断增加，已经对各种类型的量子比特进行了研究。量子比特可以实现为各种类型，例如光子量子比特、离子陷阱量子比特、拓扑量子比特和超导量子比特。

3、使用超导体的量子比特(即，超导量子比特)的优点在于：将超导量子比特制造为集成电路相对容易。超导量子比特型的量子比特芯片器件包括约瑟夫森结(josephsonjunction)元件和各种rf电路。这些电路包括基于共面波导(cpw)的各种谐振器。在该结构中，可能出现cpw的缝隙(slot)模式，并且还可能在谐振模式之间发生串扰。

技术实现思路

1、提供了一种量子比特芯片器件和制造该量子比特芯片器件的方法。

2、附加方面部分地将在接下来的描述中阐述，且部分地将通过该描述而变得清楚明白，或者可以通过实践本公开所给出的实施例而获知。根据本公开的一方面，一种量子比特芯片器件包括：衬底；超导量子比特，在衬底上；以及读出电路，在衬底上并且电连接到超导量子比特，该读出电路包括：信号线，在衬底的表面上；接地板，在衬底的表面上，该接地板包括沿信号线形成共面波导且偏离信号线的图案；以及导电桥，嵌入在衬底中并且在与信号线相交的方向上连接接地板的两个部分。

3、导电桥可以包括超导材料。

4、导电桥和接地板可以彼此电接触。

5、导电桥可以包括nbn、nbtin、tin或vn。

6、导电桥和接地板可以通过欧姆接触层彼此电连接。

7、导电桥可以包括al、nb、pb、α-ta或v。

8、欧姆接触层可以接触导电桥和接地板。

9、超导量子比特可以包括：第一导电焊盘和第二导电焊盘，在衬底的表面上彼此间隔开；以及约瑟夫森结元件，在第一导电焊盘和第二导电焊盘之间。

10、信号线、接地板、导电桥、第一导电焊盘和第二导电焊盘均可以包括相同的超导材料。

11、在另一个一般方面，一种制造量子比特芯片器件的方法包括：形成导电桥，该导电桥具有在衬底的表面处暴露的两个端部以及嵌入在衬底中的其余部分；在衬底的表面上形成共面波导，使得导电桥的两个端部与共面波导中的接地板接触；以及形成约瑟夫森结元件以与共面波导电连接。

12、可以执行共面波导的形成，使得接地板能够与导电桥的两个端部进行直接电接触。

13、导电桥可以包括nbn、nbtin、tin或vn。

14、可以执行共面波导的形成，使得接地板能够经由欧姆层电连接到导电桥的两个端部。

15、共面波导的形成可以包括从导电桥的两个端部的表面去除氧化物。

16、导电桥可以包括al、nb、pb、α-ta或v。

17、导电桥的形成可以包括：通过蚀刻衬底来形成沟槽；在沟槽中沉积超导材料层；通过蚀刻超导材料层，在超导材料层中形成凹槽；以及在凹槽中形成介电层。

18、共面波导的形成可以包括形成与约瑟夫森结元件的两侧连接的导电焊盘。

19、共面波导和导电桥均可以包括相同的超导材料。

20、在另一个一般方面，一种平面量子比特器件包括：超导量子比特，包括与信号线电连接的约瑟夫森结；接地板，布置在信号线周围而不接触信号线，并且布置在量子比特周围而不接触量子比特；以及桥，在信号线下方与信号线相交，并且将接地板的第一部分与接地板的第二部分电连接，其中，第一部分和第二部分相对于信号线彼此相对。

21、信号线可以包括波导，该波导被配置为引导从量子比特读取的波，并且其中，信号线通过信号线和约瑟夫森结之间的天线焊盘与量子比特连接。

技术特征：

1.一种量子比特芯片器件，包括：

2.根据权利要求1所述的量子比特芯片器件，其中，所述导电桥包括超导材料。

3.根据权利要求1所述的量子比特芯片器件，其中，所述导电桥和所述接地板彼此电接触。

4.根据权利要求3所述的量子比特芯片器件，其中，所述导电桥包括nbn、nbtin、tin或vn。

5.根据权利要求1所述的量子比特芯片器件，其中，所述导电桥和所述接地板通过欧姆接触层彼此电连接。

6.根据权利要求5所述的量子比特芯片器件，其中，所述导电桥包括al、nb、pb、α-ta或v。

7.根据权利要求5所述的量子比特芯片器件，其中，所述欧姆接触层接触所述导电桥和所述接地板。

8.根据权利要求1所述的量子比特芯片器件，其中，所述超导量子比特包括：

9.根据权利要求8所述的量子比特芯片器件，其中，所述信号线、所述接地板、所述导电桥、所述第一导电焊盘和所述第二导电焊盘均包括相同的超导材料。

10.一种制造量子比特芯片器件的方法，所述方法包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其中，执行所述共面波导的形成，使得所述接地板能够与所述导电桥的两个端部进行直接电接触。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述导电桥包括nbn、nbtin、tin或vn。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，执行所述共面波导的形成，使得所述接地板能够经由欧姆层电连接到所述导电桥的所述两个端部。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述共面波导的形成包括从所述导电桥的所述两个端部的表面去除氧化物。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述导电桥包括al、nb、pb、α-ta或v。

16.根据权利要求10所述的方法，其中，所述导电桥的形成包括：

17.根据权利要求10所述的方法，其中，所述共面波导的形成包括形成与所述约瑟夫森结元件的两侧连接的导电焊盘。

18.根据权利要求10所述的方法，其中，所述共面波导和所述导电桥均包括相同的超导材料。

19.一种平面量子比特器件，包括：

20.根据权利要求19所述的平面量子比特器件，其中，所述信号线包括波导，所述波导被配置为引导从所述量子比特读取的波，并且其中，所述信号线通过所述信号线和所述约瑟夫森结之间的天线焊盘与所述量子比特连接。

技术总结一种量子比特芯片器件包括：衬底；超导量子比特，在衬底上；以及读出电路，在衬底上并且电连接到超导量子比特，该读出电路包括：信号线，在衬底的表面上；接地板，在衬底的表面上，该接地板包括沿信号线形成共面波导且偏离信号线的图案；以及导电桥，嵌入在衬底中并且在与信号线相交的方向上连接接地板的两个部分。技术研发人员：李载滢,姜真显,田仁秀,申宰浩受保护的技术使用者：三星电子株式会社技术研发日：技术公布日：2024/8/1