CN110970698B - 超导耦合结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及超导耦合结构，包括：第一超导体和第二超导体，所述第一超导体和所述第二超导体均具有第一平面，所述第一平面是所述第一超导体和所述第二超导体沿气象沉积的沉积方向的切面；所述第一超导体的第一平面上具有第一倾斜部，所述第二超导体的第一平面上具有第二倾斜部；所述第一倾斜部与所述第二倾斜部通过斜线耦合，进行信号传输。
Description
技术领域
本发明涉及量子计算技术领域，特别涉及量子芯片设计加工应用金属领域，尤其涉及超导耦合结构。
背景技术
超导量子比特时量子领域的一个重要分支，超导量子比特的操作依赖微波谐振器。微波谐振器与超导量子比特采用耦合的方式进行信号读取，一般采用窄边耦合的方式。窄边耦合即使用导体侧边的耦合面；与之相对应的是宽边耦合，宽边耦合使用的是导体的上表面或下表面。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决以下问题：
信号在超导体中传输时在中间传输的信号概率远远大于两边，由于加工工艺存在误差，一旦出现对位偏差，将会导致耦合效果大大折扣。
本发明实施例的第一方面提供了一种超导耦合结构，包括：第一超导体和第二超导体，其中，
所述第一超导体和所述第二超导体均具有第一平面，所述第一平面是所述第一超导体和所述第二超导体沿气象沉积的沉积方向的切面；
所述第一超导体的第一平面上具有第一倾斜部，所述第二超导体的第一平面上具有第二倾斜部；
所述第一倾斜部与所述第二倾斜部通过斜线耦合，进行信号传输。
在一个示例中，所述第一倾斜部和所述第二倾斜部均呈直角三角形，其中，
所述第一倾斜部与所述第二倾斜部通过斜线耦合时，两个所述直角三角形呈中心对称。
在一个示例中，所述第一倾斜部和所述第二倾斜部均呈阶梯形，其中，
所述第一倾斜部与所述第二倾斜部通过斜线耦合时，两个所述阶梯形呈中心对称。
在一个示例中，还包括：衬底，其中，
所述第一超导体和所述第二超导体均设置于所述衬底上。
在一个示例中，还包括：介质，其中，
所述介质填充设置于所述第一倾斜部与所述第二倾斜部之间。
在一个示例中，所述介质与所述衬底的材料相同。
在一个示例中，所述第一超导体与所述第二超导体是由气象沉积形成的一层结构。
本发明实施例的第二方面提供了一种超导耦合结构，包括：第一超导体和第二超导体，其中，
所述第一超导体和所述第二超导体均具有第二平面，所述第二平面是所述第一超导体和所述第二超导体垂直于气象沉积的沉积方向的切面；
所述第一超导体的第二平面与所述第二超导体的第二平面通过介质耦合，进行信号传输；
所述第一超导体的第二平面面积大于所述第二超导体的第二平面面积。
在一个示例中，所述第一超导体设置于所述第二超导体的上方。
在一个示例中，所述第一超导体接收所述第二超导体的信号。
有益效果：
通过在两个超导体较薄的耦合面间，设置倾斜角度间进行耦合，减少半导体加工工艺步骤，减少加工误差，减少半导体刻蚀工艺带来的误差，同时增加了耦合效果。通过在两个超导体较宽的耦合面间，进行层间不对等的耦合方式，增加了耦合效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为现有技术中超导体耦合结构示意图；
图2为本发明实施例第一种通过倾斜部耦合的结构示意图；
图3为图2的剖视图；
图4为本发明实施例第二种通过倾斜部耦合的结构示意图；
图5为现有技术的耦合结构仿真效果示意图；
图6为本发明实施例的耦合机构仿真效果示意图；
图7为本发明实施例的层间耦合结构立体示意图；
图8为本发明实施例的层间耦合结构的剖视图；
图9为本发明实施例的层间耦合结构的俯视图。
其中，1、第一超导体 2、第二超导体 3、衬底 4、介质。
具体实施方式
为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
现有技术通常采用传统的窄边耦合方式，超导体中窄边和宽边不同，由于尺寸很小，窄边与宽边可能不明显，故在此说明。窄边是指沿气象沉积的沉积方向形成的平面，相应的，宽边是指垂直于沉积方向的平面。可以理解的是，在一个水平面上，由气象沉积生成的一层平面，窄边就是指竖直方向的切面，宽边就是水平方向的平面，由于一般情况下，超导体的形状大多为薄如平面的类似长方体的形状，因此称为窄边和宽边。
图1为现有技术中超导体耦合结构示意图，如图1所示，第一超导体和第二超导体通过窄边进行耦合，如图所示，两个超导体之间，介质层结构呈现一条直线，所以称为直线型。此种设计方式误差相对于本发明实施例提供的耦合结构来说加工误差与对位误差较大。
使用窄边的优势在于，半导体工艺中，通常采用化学气象淀积方法、溅射或者其他淀积方面来制作超导体层，此前需要对相应位置处做淀积、显影、刻蚀等操作，每增加一层需要重复至少一次淀积、显影、刻蚀等操作。窄边仅需沉积一层即可，简化了制作流程，并进一步降低了误差。
本发明实施例的一个方面提供了一种超导耦合结构，包括：第一超导体和第二超导体，其中，所述第一超导体和所述第二超导体均具有第一平面，所述第一平面是所述第一超导体和所述第二超导体沿气象沉积的沉积方向的切面；所述第一超导体的第一平面上具有第一倾斜部，所述第二超导体的第一平面上具有第二倾斜部；所述第一倾斜部与所述第二倾斜部通过斜线耦合，进行信号传输。
根据本发明的具体实施例，超导体采用超导材质，可以是铝、铌、钛等超导金属，在低温下进入超导状态。
在本发明的一种实施例中，图2为本发明实施例第一种通过倾斜部耦合的结构示意图，如图2所示，所述第一倾斜部和所述第二倾斜部均呈直角三角形，其中，所述第一倾斜部与所述第二倾斜部通过斜线耦合时，两个所述直角三角形呈中心对称。
图2所示的斜线型耦合结构与传统直线型结构不同。具体表现为，斜线型的耦合面与直线型相比，表现出一定的倾斜度。而且本申请的斜线型耦合结构对比直线型，工艺加工误差更不明显，即使有些微误差，信号传输过程中也可以较少或者忽略。
图3为图2的剖视图，如图3所示，第一超导体和第二超导体之间还设置有介质，介质填充于所述第一倾斜部与所述第二倾斜部之间。在本发明的一些实施例中，介质的材质与衬底相同。介质可以根据实际的需要添加或去除。
在本发明的另一种实施例中，图4为本发明实施例第二种通过倾斜部耦合的结构示意图，如图4所示，所述第一倾斜部和所述第二倾斜部均呈阶梯形，其中，所述第一倾斜部与所述第二倾斜部通过斜线耦合时，两个所述阶梯形呈中心对称。
图4所示的阶梯型耦合结构与直线型耦合结构对比，增加了更多的线段，当有对位误差或者加工误差时，由于有多个结构进行分担，可以分担风险，降低单直线误差风险。
图5为现有技术的耦合结构仿真效果示意图；图6为本发明实施例的耦合机构仿真效果示意图(图2所示的斜线型耦合结构)；通过改变超导体中信号的输入频率进行仿真，得到一系列的信号输出频率，△m表示某一信号输入频率的信号输出频率的数值。通过将图5和图6的趋势对比来看，可以看到，图6中的波动更小，更为平坦。图5中现有技术的直线型波动比较剧烈，在使用时会对信号造成更大的影响。
根据本发明的具体实施例，实际使用中可以根据耦合强度调节第一超导体和第二超导体的层数。
本发明实施例的另一个方面提供了一种超导耦合结构，图7为本发明实施例的层间耦合结构立体示意图，图8为本发明实施例的层间耦合结构的剖视图，图9为本发明实施例的层间耦合结构的俯视图，如图所示，包括：第一超导体和第二超导体，其中，所述第一超导体和所述第二超导体均具有第二平面，所述第二平面是所述第一超导体和所述第二超导体垂直于气象沉积的沉积方向的切面；所述第一超导体的第二平面与所述第二超导体的第二平面通过介质耦合，进行信号传输；所述第一超导体的第二平面面积大于所述第二超导体的第二平面面积。
根据本发明的具体实施例，通过这种层间耦合的设计，第一超导体的第二平面面积大于所述第二超导体的第二平面面积，第一超导体接收所述第二超导体的信号，即上层用较粗的信号线，底层用较细的信号线。这样有多个方面的好处，第一是信号耦合的强度；第二是方便进行调整耦合强弱；第三是不存在对位误差问题。
根据本发明的具体实施例，可以根据耦合强度调节耦合面积与中间介质厚度。
本发明实施例本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在申请中。
Claims (5)
1.一种超导耦合结构，其特征在于，包括：第一超导体和第二超导体，其中，
所述第一超导体和所述第二超导体均具有第一平面，所述第一平面是所述第一超导体和所述第二超导体沿气象沉积的沉积方向的切面；
所述第一超导体的第一平面上具有第一倾斜部，所述第二超导体的第一平面上具有第二倾斜部；
所述第一倾斜部与所述第二倾斜部通过斜线耦合，进行信号传输；
所述第一倾斜部和所述第二倾斜部均呈阶梯形，其中，
所述第一倾斜部与所述第二倾斜部通过斜线耦合时，两个所述阶梯形呈中心对称；
所述第一超导体和所述第二超导体采用窄边耦合方式进行耦合，其中，所述窄边是指沿气象沉积的沉积方向形成的平面；
还包括：衬底，其中，
所述第一超导体和所述第二超导体均设置于所述衬底上。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述第一倾斜部和所述第二倾斜部还可以呈直角三角形，其中，
所述第一倾斜部与所述第二倾斜部通过斜线耦合时，两个所述直角三角形呈中心对称。
3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，还包括：介质，其中，
所述介质填充设置于所述第一倾斜部与所述第二倾斜部之间。
4.根据权利要求3所述的结构，其特征在于，所述介质与所述衬底的材料相同。
5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述第一超导体与所述第二超导体是由气象沉积形成的一层结构。
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