CN114386609A - 一种超导量子比特和超导量子比特系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超导量子比特及超导量子比特系统，该超导量子比特包括：Fluxonium磁通子量子比特以及与Fluxonium磁通子量子比特并联的电容，其中，Fluxonium磁通子量子比特包括SQUID环路、与SQUID环路连接的Fluxonium磁通子量子比特环路以及用于调节SQUID环路电感的外置偏置线；通过外置偏置线对SQUID环路的电感进行调节，以进一步对整个Fluxonium磁通子量子比特的电感进行调节，能够提高电感调节灵敏度，有利于提高超导量子比特的性能。
Description
技术领域
本发明涉及量子计算技术领域，特别是涉及一种超导量子比特及超导量子比特系统。
背景技术
量子计算机是目前世界各国企业和政府都非常重视的潜在的新型计算系统，基于量子力学原理设计的新型计算算法，可以提高经典计算机的运算效率。超导量子比特系统作为目前潜在的量子比特物理系统之一，受到学术研究以及企业界的热捧，而超导量子计算机也是很有希望实现落地的系统之一。超导量子比特元件理论上认为由无损的电容，电感及约瑟夫森结等无损元件构成。约瑟夫森结为电路提供了非线性的电感，使得超导量子比特量子能级不等间距，从而使得我们能够使用其中两个能级(一般是基态和第一激发态)作为近量子的二能级系统来作为构造量子计算机的量子比特。
一个理想的超导量子比特，需要有长的退相干时间以及大的非线性特性，以便可以可控的和外界实现耦合以进行量子比特态的操控、运算以及读出。目前最有代表性的量子比特为Transmon/Xmon量子比特，这种类型量子比特具有能级结构简洁，退相干时间较长，便于操控。但Transom/Xmon量子比特的不足之处是该比特的非线性由于大电容的引入而得到了较大的减弱，这就限制了量子比特门的快速操控。而且非线性度不高，将限制超导量子芯片中可以集成Transom/Xmon量子比特的个数。
Fluxonium磁通子量子比特是近期研究的一种新型的超导量子比特，其具有较长的退相干时间以及较高的非线性，但是现有的Fluxonium磁通子量子比特在环路中通过单个的约瑟夫结来对整个环的电感进行调节，调节灵敏度较低。
鉴于此，如何提供一种解决上述技术问题的超导量子比特及超导量子比特系统成为本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种超导量子比特及超导量子比特系统，在使用过程中能够提高电感调节灵敏度，有利于提高超导量子比特的性能。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种超导量子比特，包括：Fluxonium磁通子量子比特以及与所述Fluxonium磁通子量子比特并联的电容，其中，所述Fluxonium磁通子量子比特包括SQUID环路、与所述SQUID环路连接的Fluxonium磁通子量子比特环路以及用于调节所述SQUID环路电感的外置偏置线。
可选的，所述SQUID环路上设有两个约瑟夫森结。
可选的，两个所述约瑟夫森结分别设置于所述SQUID环路的两个对边上，所述对边垂直于所述SQUID环路与Fluxonium磁通子量子比特环路连接的公共边。
可选的，所述Fluxonium磁通子量子比特的第一端接地，所述Fluxonium磁通子量子比特的第二端并联所述电容。
可选的，所述所述Fluxonium磁通子量子比特的第二端位于所述SQUID环路上与所述公共边平行的边上。
可选的，所述电容为多分叉平面电容。
本发明实施例还提供了一种超导量子比特系统，包括如上述所述的超导量子比特。
本发明实施例提供了一种超导量子比特及超导量子比特系统，该超导量子比特包括：Fluxonium磁通子量子比特以及与Fluxonium磁通子量子比特并联的电容，其中，Fluxonium磁通子量子比特包括SQUID环路、与SQUID环路连接的Fluxonium磁通子量子比特环路以及用于调节SQUID环路电感的外置偏置线。可见，本发明实施例中的Fluxonium磁通子量子比特是由Fluxonium磁通子量子比特环路以及与其连接的SQUID环路构成的，并且可以通过外置偏置线对SQUID环路的电感进行调节，以进一步对整个Fluxonium磁通子量子比特的电感进行调节，能够提高电感调节灵敏度，有利于提高超导量子比特的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
图1为本发明实施例提供的一种超导量子比特的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种超导量子比特的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种超导量子比特临近耦合示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种超导量子比特及超导量子比特系统，在使用过程中能够提高电感调节灵敏度，有利于提高超导量子比特的性能。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种超导量子比特的结构示意图。该超导量子比特，包括：Fluxonium磁通子量子比特1以及与Fluxonium磁通子量子比特1并联的电容2，其中，Fluxonium磁通子量子比特1包括SQUID环路11、与SQUID环路11连接的Fluxonium磁通子量子比特环路12以及用于调节SQUID环路11电感的外置偏置线13。
需要说明的是，本发明实施例中的Fluxonium磁通子量子比特1是由Fluxonium磁通子量子比特环路12、与该Fluxonium磁通子量子比特环路12连接的SQUID(superconducting quantum interference device，超导量子干涉仪)环路11以及外置偏置线13构成的，其中，可以通过外置偏置线13对SQUID环路11的电感进行调节，由于该SQUID环路11与Fluxonium磁通子量子比特环路12连接，因此对SQUID环路11的电感进行调节能够进一步对Fluxonium磁通子量子比特环路12的电感进行调节，从而实现对整个Fluxonium磁通子量子比特1电感的调节，并且通过对SQUID环路11电感的调节来实现对对整个Fluxonium磁通子量子比特1电感的调节的电感调节灵敏度更高，能够使带有该SQUID环路11的Fluxonium磁通子量子比特1工作在性能最佳的偏置方案。
进一步的，如图2所示，本发明实施例中的SQUID环路11上设有两个约瑟夫森结111，两个约瑟夫森结111分别设置于SQUID环路的两个对边上，对边垂直于SQUID环路与Fluxonium磁通子量子比特环路连接的公共边。
更进一步的，本发明实施例中的Fluxonium磁通子量子比特1的第一端A接地，Fluxonium磁通子量子比特1的第二端B并联电容2。
具体的，本发明实施例中的Fluxonium磁通子量子比特1的第二端位于SQUID环路11上与公共边平行的边上，并且本发明实施例中的电容2为多分叉平面电容21，也即Fluxonium磁通子量子比特1的第二端并联多分叉平面电容21，该多分叉平面电容21可以有效的降低Fluxonium磁通子量子比特1对电荷涨落的相应，能够提高Fluxonium磁通子量子比特1的退相干时间，其中，本发明实施例的电容采用多分叉平面电容21，有利于和临近的Fluxonium磁通子量子比特1进行电容耦合(具体请参照图3的d部分)，具体可以通过对多分叉平面电容的单个分叉的长度或面积进行设计，来对位于该Fluxonium磁通子量子比特1周围的其他器件进行耦合强度进行更好的设计。另外，设置多分叉平面电容，还有利于Fluxonium磁通子量子比特1的规则排布，有利于超导量子比特芯片平面的集成。
可见，本发明实施例中的Fluxonium磁通子量子比特是由Fluxonium磁通子量子比特环路以及与其连接的SQUID环路构成的，并且可以通过外置偏置线对SQUID环路的电感进行调节，以进一步对整个Fluxonium磁通子量子比特的电感进行调节，能够提高电感调节灵敏度，有利于提高超导量子比特的性能。
在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种超导量子比特系统，包括如上述的超导量子比特。
需要说明的是，本发明是实话了中提供的超导量子比特系统具有与上述实施例中所提供的超导量子比特相同的有益效果，并且对于本发明实施例中所涉及到的超导量子比特的具体介绍请参照上述实施例，本发明在此不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种超导量子比特，其特征在于，包括：Fluxonium磁通子量子比特以及与所述Fluxonium磁通子量子比特并联的电容，其中，所述Fluxonium磁通子量子比特包括SQUID环路、与所述SQUID环路连接的Fluxonium磁通子量子比特环路以及用于调节所述SQUID环路电感的外置偏置线。
2.根据权利要求1所述的超导量子比特，其特征在于，所述SQUID环路上设有两个约瑟夫森结。
3.根据权利要求1所述的超导量子比特，其特征在于，两个所述约瑟夫森结分别设置于所述SQUID环路的两个对边上，所述对边垂直于所述SQUID环路与Fluxonium磁通子量子比特环路连接的公共边。
4.根据权利要求1所述的超导量子比特，其特征在于，所述Fluxonium磁通子量子比特的第一端接地，所述Fluxonium磁通子量子比特的第二端并联所述电容。
5.根据权利要求1所述的超导量子比特，其特征在于，所述所述Fluxonium磁通子量子比特的第二端位于所述SQUID环路上与所述公共边平行的边上。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的超导量子比特，其特征在于，所述电容为多分叉平面电容。
7.一种超导量子比特系统，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的超导量子比特。
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