CN114373635A - 量子比特的电容、量子比特及其构建方法 - Google Patents

量子比特的电容、量子比特及其构建方法 Download PDF

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CN114373635A CN202210032560.XA CN202210032560A CN114373635A CN 114373635 A CN114373635 A CN 114373635A CN 202210032560 A CN202210032560 A CN 202210032560A CN 114373635 A CN114373635 A CN 114373635A
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Abstract

本公开提供了量子比特的电容、量子比特及其构建方法，涉及量子计算领域，尤其涉及量子芯片设计领域。该电容包括：金属部，该金属部包括第一电容臂、至少一个第二电容臂和至少一个可调电容臂，该第一电容臂呈十字形，用于与相邻量子比特耦合；该第二电容臂的一端和该可调电容臂的一端均连接于该第一电容臂的十字中心，该第二电容臂用于与控制端口耦合，该可调电容臂的臂长为根据目标电容值而设置；间隔部，该间隔部设置于该金属部的外周，用于将该金属部与外部材料隔开。本公开的电容易于与其余构型的量子比特或电容耦合，并且可以在占地空间不变的前提下，通过仅调整可调电容臂便能使其符合目标电容值，大大提升了设计的效率。

Description

量子比特的电容、量子比特及其构建方法
技术领域
本公开涉及量子计算领域，尤其涉及量子芯片设计领域，具体涉及一种量子比特的电容、量子比特及其构建方法。
背景技术
在构建目标量子比特的过程中，如何设计量子比特的尺寸，使其符合目标电容值，以此满足所需的频率和较好的非谐性，成为业界比较关键的问题。当前通用的办法是根据经验给出大致几何尺寸，随后通过电磁仿真得到电容值，然后不断重复优化几何尺寸、电磁仿真获取电容值的过程，来逐渐逼近所需电容值。然而，优化需要基于人工经验值，即使通过自动化程序来运行微调、仿真、再微调的循环优化过程，也十分费时和低效，难以实现自动化、规模化且高效的量子比特设计。
发明内容
本公开提供了一种量子比特的电容、量子比特及其构建方法。
根据本公开的第一方面，提供了一种量子比特的电容，包括：
金属部，该金属部包括第一电容臂、至少一个第二电容臂和至少一个可调电容臂，该第一电容臂呈十字形，用于与相邻量子比特耦合；该第二电容臂的一端和该可调电容臂的一端均连接于该第一电容臂的十字中心，该第二电容臂用于与控制端口耦合，该可调电容臂的臂长为根据目标电容值而设置；
间隔部，该间隔部设置于该金属部的外周，用于将该金属部与外部材料隔开。
根据本公开的第二方面，提供了一种量子比特，包括：
本公开第一方面提供的量子比特的电容；以及至少一个约瑟夫森结，该约瑟夫森结设置于该电容的第二电容臂上。
根据本公开的第三方面，提供了一种量子比特的构建方法，包括：
构建金属部，其中，该金属部包括第一电容臂、至少一个第二电容臂和至少一个可调电容臂，该第一电容臂呈十字形，用于与相邻量子比特耦合；该第二电容臂的一端和该可调电容臂的一端均连接于该第一电容臂的十字中心，该第二电容臂用于与控制端口耦合，该可调电容臂的臂长为根据目标电容值而设置；
在该金属部的外周构建间隔部。
根据本公开的第四方面，提供了一种量子比特的构建装置，包括：
第一构建模块，用于构建金属部，其中，该金属部包括第一电容臂、至少一个第二电容臂和至少一个可调电容臂，该第一电容臂呈十字形，用于与相邻量子比特耦合；该第二电容臂的一端和该可调电容臂的一端均连接于该第一电容臂的十字中心，该第二电容臂用于与控制端口耦合，该可调电容臂的臂长为根据目标电容值而设置；
第二构建模块，用于在该金属部的外周构建间隔部。
根据本公开的第五方面，提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与该至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
该存储器存储有可被该至少一个处理器执行的指令，该指令被该至少一个处理器执行，以使该至少一个处理器能够执行本公开任一实施例中的方法。
根据本公开的第六方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，该计算机指令用于使计算机执行本公开任一实施例中的方法。
根据本公开的第七方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现本公开任一实施例中的方法。
根据本公开的第八方面，提供了一种量子芯片，包括多个第二方面提供的量子比特。
根据本公开的技术，可以得到一种量子比特的电容，以及包含该电容的量子比特，该电容可以通过仅仅改变可调电容臂的长度值就改变其总电容，不影响与其余量子比特或是控制端口之间的耦合，减小变动造成的影响，从而提高设计效率。本公开的技术还包括一种量子比特的构建方法，该构建方法可以使得量子比特占地空间保持不变，且使得其电容值准确符合目标电容值，该构建过程快速、高效。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：
图1是根据本公开一实施例的十字构型量子比特电容结构示意图；
图2是根据本公开一实施例的对称式米字构型量子比特电容结构示意图；
图3是根据本公开一实施例的类十字构型量子比特电容结构示意图；
图4是根据本公开一实施例的共面平行板构型量子比特电容结构示意图；
图5是根据本公开一实施例的同心圆构型量子比特电容结构示意图；
图6是根据本公开一实施例的量子比特电容结构示意图；
图7是根据本公开另一实施例的量子比特电容结构示意图；
图8是根据本公开一实施例的带曲臂的量子比特电容结构示意图；
图9是根据本公开一实施例的量子比特电容尺寸示意图；
图10是根据本公开另一实施例的量子比特电容尺寸示意图；
图11A是根据本公开一实施例的共面波导传输线示意图；
图11B是根据本公开一实施例的共面波导传输线的电容求解示意图；
图12是根据本公开一实施例的量子比特厚度示意图；
图13是根据本公开一实施例的量子比特结构示意图；
图14是根据本公开另一实施例的量子比特结构示意图；
图15是根据本公开一实施例的量子比特的构建方法的流程示意图；
图16是根据本公开一实施例的电磁仿真结果示意图；
图17是根据本公开一实施例的电磁仿真与公式计算结果的比对示意图；
图18是根据本公开一实施例的量子比特的构建装置的示意图；
图19是用来实现本公开实施例的量子比特的构建方法的电子设备的框图。
其中：100、金属部；
101、第一电容臂；102、第二电容臂；103、可调电容臂；121、固定臂长部；122、可调臂长部；104、起始线；105、金属部的十字中心；106a、106b、106c、106d、第一电容臂的四端；109a、109b、109c、控制端口；
200、间隔部；
201、第一间隔部；202、第二间隔部；
300、外侧接地部；
400、约瑟夫森结。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。本文中术语“第一”、“第二”表示指代多个类似的技术用语并对其进行区分，并不是限定顺序的意思，或者限定只有两个的意思，例如，第一特征和第二特征，是指代有两类/两个特征，第一特征可以为一个或多个，第二特征也可以为一个或多个。
另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
近年来，量子计算已成为了学术界和工业界研究和发展的重要方向。相比于传统计算，量子计算在求解诸如大数分解之类的问题上，展现出显著优势；此外对量子多体系统、量子化学模拟等前沿研究也具有重要意义。在硬件实现上，量子计算拥有多种技术方案，例如超导电路、离子阱、光量子系统等等。其中，基于超导约瑟夫森结的超导电路，受益于其退相干时间长、易操控和读取、可扩展性强等优势，被认为是业界最有前景的量子计算硬件候选者。而作为超导量子系统的物理实现，集成多个超导量子比特的超导量子芯片的设计、研发和制造具有非常重要的意义。量子计算领域的众多创新公司或研究机构都相继推出了自己的超导量子芯片。
近期，超导量子芯片上集成的量子比特数量越来越多，从几个、几十个增长至上百个、上千个，之后的目标要实现的是上百万个量子比特的集成。面对量子比特数量逐渐增长的需求，超导量子芯片的自动化设计的必要性逐渐彰显。
对于超导量子芯片设计中，业界普遍采用共面金属的芯片结构。刻画芯片上元件和线路的电学参数主要包含电容、电感、阻抗等。其中，元件的电容尺寸影响着量子比特的本征频率、量子比特间的耦合强度等关键特征参数。因此，在超导量子芯片的自动化设计中，共面电容的设计变成一个十分重要的课题。
以量子比特为例，一般意义上的量子比特包括电容(也叫电容器)、约瑟夫森结以及用于向外传输数据的端口，其电容(也被称作自电容，具体指对地形成的电容)的大小影响着量子比特的本征频率和非谐性(量子比特的两个重要特征参数)。于是，如何设计量子比特的电容尺寸，使其电容值满足所需的频率和较好的非谐性，成为业界比较关键的问题。当前通用的办法是根据经验给出大致几何尺寸，随后通过电磁仿真得到电容值，然后不断重复优化几何尺寸、电磁仿真获取电容值的过程，来逐渐逼近所需电容值。然而，电磁仿真是一个相当耗时的过程，重复进行这个过程势必会耗费大量的时间和精力。即使通过自动化程序来运行微调、仿真、再微调的循环优化过程，也十分费时和低效，不利于量子比特的规模化和自动化设计。因此，如何能从理论上根据量子比特几何尺寸信息直接计算出其自电容大小，免去重复仿真的过程，是量子比特自动化设计所面临的挑战。
业界现有的超导量子芯片中量子比特的构型主要有以下几种：
第一，十字构型。
十字型电容器顾名思义是一种构型类似汉字“十”的电容器，主要是为了元件布局的连通性考虑，十字构型具有四个耦合端口，便于元件之间的相互耦合。
当十字型电容与超导约瑟夫森结相连时，就会构成Xmon量子比特，通常用于一维链状的芯片结构，如图1所示，图中虚线圈起来的十字状的构造为一个十字构型的Xmon量子比特，该量子比特的左端与可以控制线(用来操控量子比特)耦合，下端一般用来设置超导约瑟夫森结，上端可以与读取谐振腔(用来读取量子比特的信息)耦合；右端可以与总线(用来实现不同量子比特之间的相互作用)耦合。
第二，对称式米字构型。
在一维链状超导量子芯片中，也有对称式米字型电容器构成的量子比特。该构型类似汉字“米”字，“米”字中的正十字和斜十字各自具有相等的边长，因此整体是对称式的，如图2所示。
现有技术中，常常在一维链状超导量子芯片中插入米字型量子比特，与十字型交叉排布。由于米字型比十字型电容器增加了斜十字的部分，因此整体电容值会更大。于是在既包含十字形又包含米字型的一维链状中，相邻的量子比特电容值大小不相同，量子比特的频率也会因此错开(超导量子芯片设计需要满足的条件之一)。
第三，类十字构型。
在十字型量子比特的基础上，添加了部分结构，如图3所示，即是“类十字构型”。这种构型的量子比特这是为了应用于超导量子比特和芯片线路分布在不同层的芯片结构(也被称为3D Flip-chip结构)，其中十字的四个端口用于量子比特层中量子比特之间的相互耦合，右上的斜臂用来连接超导约瑟夫森结，正上方的臂侧面还可以包括一个突出的小方块，用来与线路层相连接。
第四，共面平行板构型。
该类型的电容器是由两块共面平行板构成，如图4所示，两块板的中间利用超导约瑟夫森结进行连接构成transmon量子比特。
第五，同心圆构型。
同心圆构型电容常被用于构成concentric transmon型的量子比特，其量子比特构型如图5所示。
当前超导量子芯片中的量子比特数目比较少，以上构型在电容方面可以通过大量电磁仿真来调整设计。但是随着技术的发展，超导量子芯片中的量子比特将会走向规模化，超导量子芯片的设计也将需要自动化。因此传统的通过大量重复仿真来设计电容的方式费时费力，以上构型也将逐渐显现其劣势。
特别是基于现有技术中量子比特的结构，在进行尺寸微调的过程中，势必带动着约瑟夫森结、数据端口位置的变动，从而带动着设置量子芯片的芯片尺寸的整体变动，整体占地空间发生改变，牵一发而动全身，给量子比特的前期设计和规模化集成带来了巨大的工作量。
为了解决现有技术中的缺陷，本公开中展示了一种全新构型的量子比特的电容，如图6和图7所示，该电容包括金属部100和间隔部200。
其中，金属部100包括第一电容臂101、至少一个第二电容臂102和至少一个可调电容臂103。第一电容臂101呈十字形，用于与相邻量子比特耦合；第二电容臂102的一端和可调电容臂103的一端均连接于第一电容臂101的十字中心105，第二电容臂102用于与控制端口耦合，可调电容臂103的臂长为根据目标电容值而设置。
间隔部200设置于金属部100的外周，用于将金属部100与外部材料隔开。
一示例中，如图6所示本公开的量子比特电容构型为类“米”字结构，与现有的米字型电容器不同的是，可调电容臂103的存在使本公开的量子比特电容可以呈非对称的结构。
进一步地，间隔部200的外周为接地部300。如图6所示，接地部300为间隔部200外部的灰色部分，接地部300可作为接地金属。金属部100、间隔部200和接地部300分布在同一个平面上，构成共面型电容。通过调节可调电容臂103的长度，可以调节量子比特电容的电容值。
一示例中，如图7所示，第一电容臂101较长，呈对称的十字形，其十字形的四端106a、106b、106c、106d用于与相邻的量子比特耦合。三根第二电容臂102均短于第一电容臂101，分布在第一电容臂101所限定出的右上间隔区间、左下间隔区间、右下间隔区间中的相对称的位置。三根第二电容臂102的长度和布局可根据与其末端的控制端口相耦合的元件位置设置，这并不影响相邻量子比特之间的耦合。
通过调节可调电容臂103的臂长可以调节整体电容的电容值。如图7所示，起始线104用于表征调节可调电容臂103的臂长的起始位置。也就是可调电容臂103不短于虚线处界限，如此，可以形成较为理想的传输线模型，从而保证可调电容臂103的电容调节规律不受其他部分结构的影响。
需要说明的是，以上只是对量子比特电容的布局方式的示例，实际可根据超导量子芯片的布局情况进行调整，如呈非对称分布，本实施例并不作限定。
综上，本公开展示了一种量子比特的电容构型，该构型的电容有十字形的第一电容臂101，用于与上下左右相邻量子比特的耦合，以及至少一个第二电容臂102，用于与各种端口耦合(比如读取腔、XY脉冲控制线等等)。如此构造的电容可以更符合耦合要求，并且还可以通过可调电容臂103来调节量子比特的电容，在不改变其余电容臂(第一电容臂101和第二电容臂102)的前提下，灵活调整,可调电容臂103的长度值，得到符合要求的目标电容值，有助于大规模量子比特芯片的设计。
一示例中，可调电容臂103的形状包括直线、曲线、折线中的至少一种。因为需要通过调节可调电容臂103的长度，使得电容符合目标电容值，而为了不影响周围的量子比特，所以一般在某一固定空间内调节可调电容臂103的长度。为了使得可调电容臂103的长度在固定空间的限制下可以有较大的变化，可调电容臂103可以是曲线、折线或多种形状混合的形式。例如，如图8所示，可调电容臂103a可以是曲线。这样，不但可以固定空间的限制下保证电容满足目标电容值；从另一个角度看，也可以使得在满足目标电容值的情况下，保证电容之间排列更加紧凑，节省整体芯片的占地空间。
一示例中，第一电容臂101、第二电容臂102以及可调电容臂103仅在十字中心105处相接触。例如：当可调电容臂103是直线时，可调电容臂不能和第一、第二电容臂重合；当可调电容臂103是非直线时，可调电容臂不能在除了十字中心105以外的位置与第一电容臂101或第二电容臂102接触。通过上述设置方案，可以保证各电容臂之间不会出现互相干扰的情况，且总电容值易于计算。
一示例中，在第一电容臂101限定出的各间隔区间中，分别设置至少一个第二电容臂102或至少一个可调电容臂103。如图7所示，十字形的第一电容臂101将周围限定出了四个区间，具体包括右上间隔区间、左下间隔区间、右下间隔区间和左上间隔区间。上述区间内可以没有任何电容臂，也可以有至少一个第二电容臂102或至少一个可调电容臂103。优选地，每个区间内有一个电容臂，该电容臂可以是可调电容臂103或第二电容臂102。通过上述设置方案，可以最大化地利用固定的第一电容臂101分隔出的区间。
一示例中，可调电容臂102包括固定臂长部121和可调臂长部122，其中，固定臂长部121的长度与可调臂长部122的长度之和等于可调电容臂103的长度，固定臂长部121的长度至少为可调电容臂103的臂宽的三倍。具体地，如图9所示，可调电容臂103由起始线104分开两部分，一部分是与十字中心105直接相连的固定臂长部121，另一部分是外侧的可调臂长部122，二者长度之和为可调电容臂的总长度。可调臂长部122的长度不为0。为了让可调臂长部122的长度与总电容满足线性关系，需要固定臂长部121的长度至少为该可调电容臂103的臂宽的三倍，即满足如下公式：
ldeep≥3w
其中，ldeep为固定臂长部121的长度，w为可调电容臂103的宽度(固定臂长部121和可调臂长部122的宽度相同)。
通过将固定臂长部121的长度设置为可调电容臂103的臂宽的三倍以上，根据共面波导传输线理论，可知符合此条件的可调电容臂103的可调臂长部122的长度与总电容满足线性关系。如果可调电容臂103过短时，会导致其他部分对其电容影响较大，就不能使得臂长和电容满足线性关系了。采用上述方案，通过将可调电容臂103分为两个部分，然后通过设置该可调电容臂103的尺寸，使其满足可调臂长部122的长度与总电容呈线性关系，方便了电容构建过程中根据目标电容快速调节可调电容臂103的长度，提高了设计效率。
一示例中，电容的间隔部200包括第一间隔部201和第二间隔部202，第一间隔部201在远离可调电容臂103末端的方向上的宽度为第一宽度，第二间隔202部以第二宽度设置于金属部100的外周；可调电容壁103末端为可调电容臂103的远离该十字中心105的一端；其中，第二宽度小于第一宽度。
如图10所示，远离可调电容臂103末端的方向上的间隔部200属于第一间隔部201，其宽度为第一宽度，即是图中的s′，除此之外，间隔部的其余部分属于第二间隔部202。第二间隔部202的宽度为第二宽度，即图中的s。采用上述方案，可以将可调电容臂103末端对应的第一间隔部201的宽度设置为远远大于第二间隔部202的宽度，以减小间隔部200外侧的接地部(也叫对地电容)300对本公开电容的影响。
一示例中，第一宽度和第二宽度满足：
s′≥8s
其中，s′为第一宽度的宽度值，s为第二宽度的宽度值。根据共面波导传输线理论，可知符合此条件的可调电容臂103的可调臂长部122与总电容满足线性关系。采用此方案设置第一宽度和第二宽度，可以将可调电容臂103建模成无限长金属传输线，使其满足可调臂长部122的长度与总电容可以满足线性关系，方便了电容构建过程中根据目标电容快速调节可调电容臂103长度，从而提高设计效率。
一实施例中，为了让电容的可调电容臂103的可调臂长部122的长度与总电容值呈现完美的线性关系，本公开中限制了第一宽度和第二宽度之间的长度关系，以及固定臂长部121的长度与可调电容臂103的臂宽的尺寸关系，以下对为何这样限制给出说明：
基于本公开中提出的类“米”字型构型电容，其总电容(也称共面电容)C可以通过改变可调臂长部122来实现，使得二者满足一个简单的线性关系：
C＝C0l+C1，
其中，C0和C1均为常数。由于电容器中存在其他复杂结构对可调电容臂103的微弱影响，C0和C1两个参数的确定需借助于少量电磁仿真数据来拟合，以期获得精确的结果。
上述电容C与可调电容臂的可调臂长部122的长度l间简洁的线性关系，事实上可以从共面波导传输线理论得出。图11A是一个共面波导传输线的示意图，代表一根宽w、对地间距s的无限长金属传输线，其电场处处仅分布在垂直于传输线的虚线方向。因此我们可以沿虚线做一截面，截面的电容值即为传输线的单位长度电容。具体地，截面电容可以通过共形映射理论求得，如图11B中所示。此处属于本领域公知常识，因此不多做赘述。
只要对长度积分，便可得到其总电容值。设单位长度电容值为Cp.u.l，传输线长度为lt，则总电容值即为Ctot＝Cp.u.llt，因为可以得到无限长金属传输线的电容值与其长度成正比。如果在传输线的基础上并联一已知电容为Cref的电容器，则总电容即为Ctot＝Cp.u.llt+Cref，这就是本公开电容构型电容调节呈完美线性关系的物理原理来源。本公开中正是将可调电容臂103建模为无限长金属传输线模型，电容其余部分即为并联在此模型上的固定电容(即Cref)。在实际情况中，电容其余部分会存在对可调电容臂103的微弱影响，C0、C1与Cp.u.l、Cref并非精确相等，因此需要少量电磁仿真数据拟合得到实际C0、C1的精确结果。
综上，为了使得可调电容臂能建模成无限长金属传输线，从而使其可调臂长部的长度与电容值呈现线性关系，需要满足一定的近似条件，即是：
第一，可调电容臂103的末端端口对地间距足够远，一般取可调电容臂末端短边对地间距(相当于间隔部200的第一间隔部201的第一宽度)远远大于两边长边对地间距(相当于间隔部200的第二间隔部202的第二宽度)，比如s′≥8s，保证了端口的对地电容对整体电容的影响可以忽略不计。如此，可调电容臂就可近似地看作无限长金属传输线的一段；
第二，可调臂长部122的起始点的选取，一般起始处位置满足可调电容臂103深入对地凹槽长度(也即固定臂长部121的长度)大于等于臂宽，比如ldeep≥3w。这是因为固定臂长部121过短时，可能会导致其他部分对其电容影响较大，就无法近似建模成无限长金属传输线。
第三，本公开的电容本身是基于共面结构，因此需要满足金属部100的厚度远远小于衬底厚度(芯片中的衬底层)。如图12所示，也就是金属部100的厚度可以忽略不计，即金属部100所在层(金属层)可以看作一个理想平面。在超导量子芯片中，通常金属层的厚度是衬底厚度的千分之一，所以可以很好地满足这个条件。
一示例中，如图13所示，本公开展示了一种量子比特(也叫超导量子比特)，包括：
上述实施例中任一项所述的电容；以及至少一个约瑟夫森结400，约瑟夫森结设置于该电容的第二电容臂102上。
一示例中，约瑟夫森结400设置于一个或多个第二电容臂102上。上述技术方案中的量子比特采用了带可调电容臂103的电容，基于该量子比特，可以很好的适用于业界技术领先的3D芯片结构，例如Flip-chip结构(倒装焊)和TSV结构(Through Silicon Via，硅穿孔)。对于基于二维棋盘状量子比特层布局的3D芯片结构，本量子比特需要四个耦合端口106a、106b、106c、106d用于与上下左右相邻量子比特的耦合，以及至少一个第二电容臂102用于连接超导约瑟夫森结，然后与读取腔耦合或是与XY脉冲控制线耦合，本量子比特可以更符合这些要求，并且还可以有一根用来调节量子比特的电容的可调电容臂103，极大地提升了与其他量子比特、读取腔以及控制线耦合的便捷性，有助于大规模量子比特芯片的设计。这是传统对称式米字型量子比特做不到的，因为其改变电容时，需要整体改变尺寸，或对称改变臂的长度，这无疑会导致某个端口的位置发生改变，不利于3D芯片结构中量子比特层以及线路层的规模化排布。同时，由于本发明电容器的电容调节可以结合少量仿真，给出精确的计算公式，因此可以更高效的调节此超导量子比特的电容，大大提升了量子比特的设计效率，有助于未来大规模量子比特芯片的自动化设计。
需要进一步说明的是，本发明方案提供的类“米”字型电容及其量子比特构型具有非常好的兼容性。它可以兼容不同的量子芯片结构和不同的量子比特布局，例如一维链状布局。此外也可以很好地兼容其他类型的量子比特，例如前文中提到的各种不同形状构型的量子比特(十字形，标准米字型等)，都可以与本公开方案提出的量子比特构型进行耦合。
一示例中，如图14所示，本公开中的量子比特包括多根第二电容臂102，具体为102a、102b、102c，相应地，量子比特还包括多个控制端口109a、109b、109c，分别与第二电容臂102a、102b、102c耦合。具体地，耦合方式可以是共面耦合。
本公开中第一电容臂101可用于与相邻的量子比特耦合，第二电容臂102可与控制端口耦合，如果电容值需要变更，只需要修改可调电容臂103的长度，而不需要修改第二电容臂102的长度，从而耦合的控制端口位置也不需要变动，以此大大提高了量子比特的设计效率。
一示例中，如图14所示，该控制端口包括磁通控制端口109a、微波控制端口109c和读取控制端口109b中至少一个。电容通过第二电容臂102a、102b、102c与上述端口耦合，具体的可以是共面耦合。与磁通控制端口109a耦合的第二电容臂102a上设置有约瑟夫森结400，读取控制端口109b也叫读取腔，微波控制端口109c也叫XY脉冲控制线。通过上述方案，量子比特与各种不同的端口耦合，用于输入输出相关数据，并通过上述端口灵活调整量子比特的频率。
根据本公开的实施例，提供了一种量子比特的构建方法，图15是根据本公开一实施例的量子比特的构建方法的流程示意图，具体包括：
S1501：构建金属部，其中，该金属部包括第一电容臂、至少一个第二电容臂和至少一个可调电容臂，该第一电容臂呈十字形，用于与相邻量子比特耦合；该第二电容臂的一端和该可调电容臂的一端均连接于该第一电容臂的十字中心，该第二电容臂用于与控制端口耦合，该可调电容臂的臂长为根据目标电容值而设置；
S1502：在该金属部的外周构建间隔部。
一示例中，获得该量子比特的基本尺寸构建第一电容臂、第二电容臂和可调电容臂的固定臂长部；根据目标电容值确定可调电容臂中可调臂长部的长度，根据上述所有电容臂的尺寸，构建量子比特的金属部。再然后，在金属部的外周构建间隔部。为了使该量子比特的调臂长部的长度和电容值成完美的线性关系，需要注意，固定臂长部的长度至少为该可调电容臂的臂宽的三倍，且间隔部的第一宽度要远远大于第二宽度，比如第一宽度的宽度值要大于第二宽度的宽度值的8倍以上。采用上述方案构建量子比特，可以有如下优点：
第一，设计效率高。采用上述方法，根据目标电容值设置可调电容臂中可调臂长部的长度，实现电容的高效调节。虽然电容臂长短决定电容大小的特征是现有技术，但是现有技术中二者之间不存在线性关系，因此，现有技术中都是根据经验参数，在这些经验参数附近调节，以求达到目标电容值。例如已有的芯片上这么大尺寸测出来是这么大电容，再次设计芯片时就在这个经验结果上微调整体尺寸，得到目标电容。这是一个重复试验的过程，本公开免去了这个调试过程，直接从理论上一步到位给出电容的尺寸，在设计阶段通过求出臂长大小使其符合目标电容。相比传统方法大大减少了超导量子比特片设计的时间成本，提高了量子比特设计效率，有助于未来大规模量子比特集成芯片的自动化设计。
第二，功能更全面。本构建方法构建的量子比特使用了共面电容构型，可以满足多种超导量子芯片构型的需求，尤其适用于3D多层结构的超导量子芯片，相比传统米字型电容器，端口功能更加多样化，大大提高了与其他量子比特，读取腔，控制线耦合的便捷性。
第三，规模化扩展性强。相比传统米字型电容器调节时会影响到整体占地尺寸，这种电容构造方案能够使得每个量子比特整体占用空间保持不变，提高了芯片的可扩展性，便于规模化设计和布局。
第四，兼容性强。本公开中的量子比特构型可以兼容业界其他现有量子比特构型，非常方便与其他构型的量子比特进行耦合。
一示例中，该可调电容臂包括固定臂长部和可调臂长部，则构建金属部包括：构建该第一电容臂、该第二电容臂和该可调电容臂的固定臂长部；根据该目标电容值构建该可调电容臂的可调臂长部。实际操作中，第一电容臂、该第二电容臂和该可调电容臂的固定臂长部往往是固定值，也就是一开始设定好的，然后，根据目标电容值，调整可调电容臂的可调臂长部的长度，使电容符合目标电容值。采用上述方案，在实际中对应着先固定第一电容臂、该第二电容臂和该可调电容臂的固定臂长部，这样，芯片上多个量子比特的位置，以及个控制端口的位置就固定了，然后再根据目标电容值调整该可调电容臂的可调臂长部，实现电容高效条件，并不需要重新构建其余部分，提高了整体的构建、设计效率。
一示例中，根据该目标电容值构建该可调电容臂的可调臂长部，包括：通过电磁仿真和线性拟合的方法确定固定电容值以及该可调臂长部的单位长度电容值，其中，该固定电容值为该第一电容臂、该第二电容臂和该可调电容臂的固定臂长部对应的电容值；根据该固定电容值、该单位长度电容值以及该目标电容值，确定该可调臂长部的臂长。具体地，电磁仿真可以根据电容的各项尺寸模拟出整体电容值。对于第一电容臂、该第二电容臂和该可调电容臂的固定臂长部固定不变的量子比特，其固定电容值是不变的；且由于本公开中的电容可以合理近似为传输线模型，因此可调臂长部的单位长度电容值也是固定的，利用电磁仿真和线性拟合的方式得到固定电容值、单位长度电容值后，就可以将目标电容值和固定电容值、单位长度电容值代入线性公式，最终得到可调臂长部的臂长。通过上述方案，利用可调臂长部的臂长与电容值的线性关系，先确定出该线性关系中的系数“固定电容值”和“单位长度电容值”，然后就可以利用已经确定的系数快速、准确地确定出目标电容值对应的可调臂长部的臂长，而不是根据经验值循环调整，提高了整体的构建效率。
一示例中，通过电磁仿真和线性拟合的方法确定固定电容值以及该可调臂长部的单位长度电容值，包括：
根据构建好的该第一电容臂、该第二电容臂和该可调电容臂的固定臂长部，以及该可调臂长部的多个预设长度值，通过电磁仿真得到多个仿真电容值；根据各该预设长度值以及对应的仿真电容值，通过线性拟合的方法确定该固定电容值以及该单位长度电容值。具体地，以图6中展示的电容构型为例，设定其中较长的正十字金属臂臂长为290um，斜十字金属臂半臂长为45um，固定臂长部为35um，可调电容臂末端端口对地间距为40um，其余统一对地间距为5um，所有金属臂的臂宽统一为5um，可调臂长部的臂长为l，长度单位均采用微米(um)，电容单位均为皮法(pF)。
根据电容调节的线性公式C＝C0l+C1，我们选取l＝0，30，60，90，120(um)进行电磁仿真，其中，1是预设长度值，得到5个仿真电容值，如表1所示：
表1预设长度值和利用电磁仿真得到的仿真电容值
l/um 0 30 60 90 120
C/pF 0.07938 0.08295 0.08655 0.09025 0.09393
另，将上述通过电磁仿真计算出的预设长度值与仿真电容值作图，如图16所示，电磁仿真在本领域属于较为常用的数据处理手段，得到的数据精确度较高，通过电磁仿真也可证明，本公开中可调臂长部和总电容值确实呈线性关系。
将上述5对预设长度值和仿真电容值代入线性公式，进行线性拟合，最终得到实际的电容计算式：C＝0.00012133l+0.079332。其中，C0＝0.00012133，即是单位长度电容值；C1＝0.079332，即是固定电容值。
一示例中，可以基于电容器的空间坐标，以及电容器金属、芯片衬底和真空的介电常数，利用有限元法求解三维Maxwell方程组，计算出固定电容值。具体的，可以在现有的有限元分析软件(也可被称作电磁仿真软件)中，绘制出带有衬底的电容器版图，也即提供了空间坐标信息，然后对电容器部分、衬底部分等设置材料属性，也即提供不同的介电常数信息，利用其中的仿真功能直接得到固定电容值。
根据实际的电容计算式，将目标电容值作为C代入，就可马上求出l也就是可调臂长部的长度值。采用上述方式，相对于传统电容构型中，任意电容臂和电容值之间并不存在线性关系，因此需要大量重复仿真来微调尺寸达到所需电容值，本发明仅仅需要极少量仿真数据即可得到电容的理论计算公式，电容调节仅需理论计算即可，对于电容的调节十分高效。
一示例中，为了更凸显本发明方案的精确性，通过共面电容理论计算出了可调电容臂的单位长度电容Cp.u.l＝0.000124595，其他部分的固定电容为Cref＝0.07938，可见Cp.u.l、Cref与拟合得出的常数C0、C1非常接近，有力地说明了本方案将可调电容臂近似建模成为无限长传输线模型的合理性和精准性。
一示例中，为了进一步证明本公开中构建量子比特的精确性。在上述示例的基础上，利用已经得到的电容计算公式C＝0.00012133l+0.079332，随机地再取五个臂长l值，分别通过电磁仿真的方法和电容计算公式的方法，得到上述五个任意臂长对应的电容值，结果如图17所示，计算和标注了本公开方案结果和电磁仿真结果的相对误差(其中，相对误差＝(本发明方案值–电磁仿真值)/电磁仿真值)。结果显示，两种不同的计算方法得到的电容结果的相对误差非常小，不超过0.5％。前面说过，电磁仿真得到的结果精度高，但是电磁仿真的计算时间非常长；本公开中利用特殊构型的量子比特，利用其可调臂长部和电容值的线性关系，仅仅需要几次电磁仿真的结果，就可以得到电容计算公式中的系数，然后利用上述公式快速计算，计算结果精度与电磁仿真的相差无几，足以证明本公开的精确性和有效性。
如图18所示，本公开的实施例中提供一种量子比特的构建装置1800，该装置包括：
第一构建模块1801，用于构建金属部，其中，该金属部包括第一电容臂、至少一个第二电容臂和至少一个可调电容臂，该第一电容臂呈十字形，用于与相邻量子比特耦合；该第二电容臂的一端和该可调电容臂的一端均连接于该第一电容臂的十字中心，该第二电容臂用于与控制端口耦合，该可调电容臂的臂长为根据目标电容值而设置；
第二构建模块1802，用于在该金属部的外周构建间隔部。
上述量子比特的构建装置1800，其中，该可调电容臂包括固定臂长部和可调臂长部，该第一构建模块，包括：
第一构建单元，用于构建该第一电容臂、该第二电容臂和该可调电容臂的固定臂长部；第二构建单元，用于根据该目标电容值构建该可调电容臂的可调臂长部。
上述量子比特的构建装置1800，其中，该第二构建单元用于：
通过电磁仿真和线性拟合的方法确定固定电容值以及该可调臂长部的单位长度电容值，其中，该固定电容值为该第一电容臂、该第二电容臂和该可调电容臂的固定臂长部对应的电容值；根据该固定电容值、该单位长度电容值以及该目标电容值，确定该可调臂长部的臂长。
上述量子比特的构建装置1800，其中，通过电磁仿真和线性拟合的方法确定固定电容值以及该可调臂长部的单位长度电容值，包括：根据构建好的该第一电容臂、该第二电容臂和该可调电容臂的固定臂长部，以及该可调臂长部的多个预设长度值，通过电磁仿真得到多个仿真电容值；根据各该预设长度值以及对应的仿真电容值，通过线性拟合的方法确定该固定电容值以及该单位长度电容值。
本公开实施例各装置中的各模块的功能可以参见上述方法中的对应描述，在此不再赘述。
本公开的技术方案中，所涉及的用户个人信息的获取，存储和应用等，均符合相关法律法规的规定，且不违背公序良俗。
根据本公开的实施例，本公开还提供了一种电子设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。
图19示出了可以用来实施本公开的实施例的示例电子设备1900的示意性框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本公开的实现。
如图19所示，设备1900包括计算单元1901，其可以根据存储在只读存储器(ROM)1902中的计算机程序或者从存储单元1908加载到随机访问存储器(RAM)1903中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 1903中，还可存储设备1900操作所需的各种程序和数据。计算单元1901、ROM 1902以及RAM 1903通过总线1904彼此相连。输入/输出(I/O)接口1905也连接至总线1904。
设备1900中的多个部件连接至I/O接口1905，包括：输入单元1906，例如键盘、鼠标等；输出单元1907，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元1908，例如磁盘、光盘等；以及通信单元1909，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元1909允许设备1900通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
计算单元1901可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元1901的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元1901执行上文所描述的各个方法和处理，例如方法构建量子比特。例如，在一些实施例中，方法构建量子比特可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元1908。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 1902和/或通信单元1909而被载入和/或安装到设备1900上。当计算机程序加载到RAM 1903并由计算单元1901执行时，可以执行上文描述的构建量子比特的方法中的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元1901可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行构建量子比特的方法。
本公开中还展示了一种量子芯片，包括多个上述实施例中公开的任一项量子比特。上述量子芯片可以采用于本领域普通技术人员现在和未来知悉的各种技术方案，这里不再详细描述。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)和互联网。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (22)

1.一种量子比特的电容，包括：
金属部，所述金属部包括第一电容臂、至少一个第二电容臂和至少一个可调电容臂，所述第一电容臂呈十字形，用于与相邻量子比特耦合；所述第二电容臂的一端和所述可调电容臂的一端均连接于所述第一电容臂的十字中心，所述第二电容臂用于与控制端口耦合，所述可调电容臂的臂长为根据目标电容值而设置；
间隔部，所述间隔部设置于所述金属部的外周，用于将所述金属部与外部材料隔开。
2.根据权利要求1所述的电容，其中，所述可调电容臂包括固定臂长部和可调臂长部，其中，所述固定臂长部的长度与所述可调臂长部的长度之和等于所述可调电容臂的长度，所述固定臂长部的长度至少为所述可调电容臂的臂宽的三倍。
3.根据权利要求1所述的电容，其中，所述可调电容臂的形状包括直线、曲线、折线中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的电容，其中，所述第一电容臂、所述第二电容臂以及所述可调电容臂仅在所述十字中心处相接触。
5.根据权利要求1所述的电容，其中，在所述第一电容臂限定出的各间隔区间中，分别设置至少一个所述第二电容臂或至少一个所述可调电容臂。
6.根据权利要求1所述的电容，其中，所述间隔部包括第一间隔部和第二间隔部，所述第一间隔部在远离所述可调电容臂末端的方向上的宽度为第一宽度，所述第二间隔部以第二宽度设置于所述金属部的外周；所述可调电容壁末端为所述可调电容臂的远离所述十字中心的一端；其中，所述第二宽度小于所述第一宽度。
7.根据权利要求6所述的电容，其中，所述第一宽度和所述第二宽度满足：
s′≥8s
其中，s′为所述第一宽度的宽度值，s为所述第二宽度的宽度值。
8.一种量子比特，包括：
如权利要求1-7中任一项所述的电容；以及至少一个约瑟夫森结，所述约瑟夫森结设置于所述电容的第二电容臂上。
9.根据权利要求8所述的量子比特，还包括：
控制端口，与所述第二电容臂耦合。
10.根据权利要求9所述的量子比特，其中，所述控制端口包括磁通控制端口、微波控制端口和读取控制端口中至少一个。
11.一种量子比特的构建方法，包括：
构建金属部，其中，所述金属部包括第一电容臂、至少一个第二电容臂和至少一个可调电容臂，所述第一电容臂呈十字形，用于与相邻量子比特耦合；所述第二电容臂的一端和所述可调电容臂的一端均连接于所述第一电容臂的十字中心，所述第二电容臂用于与控制端口耦合，所述可调电容臂的臂长为根据目标电容值而设置；
在所述金属部的外周构建间隔部。
12.根据权利要求11所述的构建方法，其中，所述可调电容臂包括固定臂长部和可调臂长部，所述的构建金属部，包括：
构建所述第一电容臂、所述第二电容臂和所述可调电容臂的固定臂长部；
根据所述目标电容值构建所述可调电容臂的可调臂长部。
13.根据权利要求12所述的构建方法，其中，所述的根据所述目标电容值构建所述可调电容臂的可调臂长部，包括：
通过电磁仿真和线性拟合的方法确定固定电容值以及所述可调臂长部的单位长度电容值，其中，所述固定电容值为所述第一电容臂、所述第二电容臂和所述可调电容臂的固定臂长部对应的电容值；
根据所述固定电容值、所述单位长度电容值以及所述目标电容值，确定所述可调臂长部的臂长。
14.根据权利要求13所述的构建方法，其中，所述的通过电磁仿真和线性拟合的方法确定固定电容值以及所述可调臂长部的单位长度电容值，包括：
根据构建好的所述第一电容臂、所述第二电容臂和所述可调电容臂的固定臂长部，以及所述可调臂长部的多个预设长度值，通过电磁仿真得到多个仿真电容值；
根据各所述预设长度值以及对应的仿真电容值，通过线性拟合的方法确定所述固定电容值以及所述单位长度电容值。
15.一种量子比特的构建装置，包括：
第一构建模块，用于构建金属部，其中，所述金属部包括第一电容臂、至少一个第二电容臂和至少一个可调电容臂，所述第一电容臂呈十字形，用于与相邻量子比特耦合；所述第二电容臂的一端和所述可调电容臂的一端均连接于所述第一电容臂的十字中心，所述第二电容臂用于与控制端口耦合，所述可调电容臂的臂长为根据目标电容值而设置；
第二构建模块，用于在所述金属部的外周构建间隔部。
16.根据权利要求15所述的构建装置，其中，所述可调电容臂包括固定臂长部和可调臂长部，所述第一构建模块，包括：
第一构建单元，用于构建所述第一电容臂、所述第二电容臂和所述可调电容臂的固定臂长部；
第二构建单元，用于根据所述目标电容值构建所述可调电容臂的可调臂长部。
17.根据权利要求16所述的构建装置，其中，所述第二构建单元用于：
通过电磁仿真和线性拟合的方法确定固定电容值以及所述可调臂长部的单位长度电容值，其中，所述固定电容值为所述第一电容臂、所述第二电容臂和所述可调电容臂的固定臂长部对应的电容值；
根据所述固定电容值、所述单位长度电容值以及所述目标电容值，确定所述可调臂长部的臂长。
18.根据权利要求17所述的构建装置，其中，所述的通过电磁仿真和线性拟合的方法确定固定电容值以及所述可调臂长部的单位长度电容值，包括：
根据构建好的所述第一电容臂、所述第二电容臂和所述可调电容臂的固定臂长部，以及所述可调臂长部的多个预设长度值，通过电磁仿真得到多个仿真电容值；
根据各所述预设长度值以及对应的仿真电容值，通过线性拟合的方法确定所述固定电容值以及所述单位长度电容值。
19.一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求11-14中任一项所述的方法。
20.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求11-14中任一项所述的方法。
21.一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现根据权利要求11-14中任一项所述的方法。
22.一种量子芯片，包括多个如权利要求8-10任一项所述的量子比特。
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