CN116615737A - 用于谐振器感应相位门的多模谐振器 - Google Patents
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Abstract
提供了关于使能RIP门的量子位耦合结构的技术。例如，在此描述的一个或多个实施例可以包括一种装置，该装置可包括耦合到第一量子位和第二量子位的耦合结构。耦合结构可具有多个耦合路径。多个耦合路径中的耦合路径可以是谐振器。而且，第一量子位可被耦合到谐振器的第一，并且第二量子位可被耦合到沿着谐振器的长度的点。
Description
背景技术
本主题公开涉及用于使能谐振器感应相位(“RIP”)门的多模谐振器，并且更具体地涉及量子位耦合结构，该量子位耦合结构包括多个耦合路径，这些耦合路径可以在RIP门不工作时共同地抑制量子位耦合相互作用。
量子位被耦合在量子计算机内以实施各种量子处理操作。常规地，量子位被分别耦合到公共的谐振器总线，其中量子位的频率与总线的频率被远解谐。例如，两个耦合的量子位可以电容性地耦合到共面波导的长度的相应端。由此，可以形成与耦合的量子位有关的全微波门。例如，共面波导可产生在量子位之间的相互作用，其中每个量子位的频率可取决于另一量子位的状态，并且用微波音调(tone)激发波导可改变频率变化程度。
在量子位是固定频率的超导量子位(例如，transmon)的情况下，可通过对谐振器总线施加非谐振音调来形成RIP门。谐振器中的信号以及因此量子位经历的斯塔克偏移(Stark shift)可取决于量子位的连接状态。为了实现可观的RIP纠缠率，期望实现大的量子位频移的量子位耦合结构。然而，对于常规的耦合结构，增加为RIP门所启用的量子位频移的量也增加在RIP不活动时量子位之间的非期望的量子纠缠的量。
发明内容
以下呈现概述以提供对本发明的一个或多个实施例的基本理解。本概述并不旨在标识关键或重要的元素，或描绘特定实施例的任何范围或权利要求的任何范围。其唯一的目的是以简化的形式呈现概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。在此描述的一个或多个实施例中，描述了关于可启用一个或多个RIP门的量子位耦合结构的装置、设备、和/或系统。
根据实施例，提供了一种装置。该装置可包括耦合到第一量子位和第二量子位的耦合结构。耦合结构可具有多个耦合路径。此外，多个耦合路径中的耦合路径可以是谐振器。第一量子位可被耦合到谐振器的第一端，并且第二量子位可被耦合到沿着谐振器的长度的点。该装置的优点可以是零量子位-量子位耦合频率与谐振频率之间的差值可以基于第二量子位沿着谐振器长度的定位来控制。
在一些示例中，耦合路径可以在第一量子位与第二量子位之间建立谐振器感应相位门。因此，耦合结构可以有利地充当RIP量子逻辑门。换句话说，耦合路径可允许在第一量子位与第二量子位之间执行谐振器感应相位门。由此，耦合结构可以有利地用于执行RIP量子逻辑门。
根据实施例，提供了一种装置。该装置可包括耦合到第一量子位和第二量子位的耦合结构。耦合结构可具有多个耦合路径。来自多个耦合路径的耦合路径可以是具有传输线分路的谐振器。该装置的优点可为谐振器可呈现多个谐振模式。
在一些示例中，多个耦合路径可以共同地抑制在第一量子位与第二量子位之间的耦合相互作用。这种装置的优点可以是减少在第一量子位与第二量子位之间的非期望的量子纠缠。
根据实施例，提供了一种装置。该装置可包括电容性地耦合到第一量子位和第二量子位的四分之一波长超导波导。四分之一波长超导波导可具有多个阻抗。这种装置的优点可以是形成耦合到第一量子位和第二量子位的多模谐振器。
在一些示例中，该装置可以进一步包括谐振器感应相位门，该相位门可以在多个谐振器模式中的第一谐振器模式下驱动四分之一波长超导波导。由此，谐振器感应相位门可促进第一量子位与第二量子位之间的耦合相互作用。这种装置的优点可以是可抑制在RIP门不操作时的量子位-量子位耦合。
根据实施例，提供了一种装置。该装置可包括电容性地耦合到第一量子位和第二量子位的四分之一波长超导波导。四分之一波长超导波导可具有多个阻抗。另外，该装置可包括电容性地耦合到第一量子位和第二量子位的半波长超导波导。这种装置的优点可以是可启用高量子位可靠性的RIP门的耦合结构。
在一些示例中，该装置可进一步包括超导接地连接，超导接地连接可耦合到四分之一波长超导波导并且将四分之一波长超导波导电接地。这种装置的优点可以是实现多个干扰谐振模式。
根据实施例，提供了一种装置。该装置可包括电容性地耦合到第一量子位和第二量子位的四分之一波长超导波导。四分之一波长超导波导可具有多个阻抗。另外，该装置可包括在第一量子位与第二量子位之间的直接电容耦合。这种装置的优点可以是在第一量子位与第二量子位之间的多个耦合路径。
在一些示例中，四分之一波长超导波导可具有在第一量子位与电容器之间的第一区段、以及在电容器与第二量子位之间的第二区段。而且，该装置可进一步包括超导接地连接，超导接地连接可耦合到第一区段并且将其电接地。这种装置的优点可以是可启用RIP门的多模谐振器，其中偶谐振模式和奇谐振模式可以表现出不同的形状。
附图说明
图1示出了根据在此描述的一个或多个实施例的用于使能第一量子位与第二量子位之间的RIP门的示例的非限制性的第一谐振器总线拓扑的图。
图2示出了根据在此描述的一个或多个实施例的可举例说明第一谐振器总线拓扑的示例的非限制性的第一微波电路的图。
图3A-3B示出了根据在此描述的一个或多个实施例的可描绘可由第一微波电路实现的量子位-量子位耦合的变化的示例的非限制性的曲线图的图。
图4示出了根据在此描述的一个或多个实施例的用于使能第一量子位与第二量子位之间的RIP门的示例的非限制性的第二谐振器总线拓扑的图。
图5示出了根据在此描述的一个或多个实施例的可举例说明第二谐振器总线拓扑的示例的非限制性的第二微波电路的图。
图6A-6B示出了根据在此描述的一个或多个实施例的可描绘可由第二微波电路实现的量子位-量子位耦合的变化的示例的非限制性的曲线图的图。
图7示出了根据在此描述的一个或多个实施例的用于使能第一量子位与第二量子位之间的RIP门的示例的非限制性的第三谐振器总线拓扑的图。
图8示出了根据在此描述的一个或多个实施例的可举例说明第三谐振器总线拓扑的示例的非限制性的第三微波电路的图。
图9示出了根据在此描述的一个或多个实施例的用于使能第一量子位与第二量子位之间的RIP门的示例的非限制性的第四谐振器总线拓扑的图。
图10示出了根据在此描述的一个或多个实施例的可举例说明第一谐振器总线拓扑的示例的非限制性的第四微波电路的图。
图11示出了根据在此描述的一个或多个实施例的可描绘可由第四微波电路实现的量子位-量子位耦合的变化的示例的非限制性的曲线图的图。
具体实施方式
以下详细说明仅是说明性的并且不旨在限制实施例和/或实施例的应用或使用。此外，不旨在被在先前背景或发明内容部分或具体实施方式部分中呈现的任何明确或隐含的信息约束。
现在参考附图描述一个或多个实施例，其中相同的附图标记在全文中用于指代相同的元件。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对一个或多个实施例的更透彻理解。然而，明显的是，在各种情况下，可以在没有这些具体细节的情况下实践一个或多个实施例。
考虑到用于RIP门的量子位耦合结构的其他实现方式的问题，本公开可以被实现为通过用于启用RIP门的简并多模(degenerate multimode)谐振器来产生对这些问题中的一个或多个问题的解决方案。在此描述的不同实施例可涉及展现多个谐振模式的量子位耦合结构。共同地，多个谐振模式可能彼此干扰以抑制量子位-量子位耦合相互作用。另外，耦合结构可经由使多个谐振模式中的一种谐振模式通电(energization)来启用RIP门，以促进量子位-量子位耦合相互作用。有利地，可在RIP门不操作时抑制量子位之间的量子纠缠。
在一个或多个实施例中，可基于量子位沿着谐振器总线的相应的电距离来实现量子位-量子位耦合抵消。在各种实施例中，量子位耦合结构可以包括多个耦合路径，其中路径中的一个路径是具有传输线分路的谐振器。在一些实施例中，耦合路径中的一个耦合路径可包括具有多个阻抗的四分之一波长超导波导，该四分之一超导波导电容性地耦合到第一量子位和第二量子位。另外，量子位耦合结构的耦合路径可以包括电容性地耦合到量子位的半波长超导波导。在一个或多个实施例中，耦合结构可以进一步包括在量子位之间的直接电容耦合。例如，量子位耦合结构的耦合路径可以包括在第一电容耦合的量子位与电容器之间的第一区段、以及在电容器与第二电容耦合的量子位之间的第二区段。此外，第一区段和/或第二区段可以被耦合到超导接地连接。由此，可以建立短的耦合短线(stub)以使谐振器的偶模式和奇模式具有不同的形状，由此在量子位频率下建立零纠缠率。
图1示出了根据在此描述的一个或多个实施例的量子位耦合结构100的示例的非限制性的第一拓扑的图。为了简洁起见，省略对在此描述的其他实施例中采用的相似元件的重复描述。如图1所示，量子位耦合结构100可以包括耦合到第一量子位104和第二量子位106的谐振器总线102。在各种实施例中，量子位耦合结构100可关于第一量子位104和第二量子位106启用一个或多个RIP门。
在一个或多个实施例中，第一量子位104和/或第二量子位106可以是固定频率的超导量子位，例如transmon量子位。例如，第一量子位104和/或第二量子位106可包括第一电容垫108、第二电容垫110、和/或一个或多个约瑟夫逊结112。第一电容垫108和/或第二电容垫110可由一种或多种超导金属构成。如在此使用的，术语“超导”可以表征在超导临界温度或超导临界温度以下展现超导特性的材料，如铝(例如，1.2开尔文的超导临界温度)或铌(例如，9.3开尔文的超导临界温度)。此外，本领域的普通技术人员可认识到可以本文描述的不同实施例中使用其他超导材料(例如，氢化物超导体，诸如氢化锂/镁合金)。在第一电容垫108和/或第二电容垫110内可包括的示例性材料可包括但不限于：铝、铌、钽、其组合、和/或类似。
如图1所示，一个或多个约瑟夫逊结112可位于相应的量子位(例如，第一量子位104和/或第二量子位106)的第一电容垫108与第二电容垫110之间。一个或多个约瑟夫逊结112可经由例如绝缘体材料、普通(例如，非超导)金属材料、其组合和/或类似物在超导材料之间建立弱链路。在各种实施例中，一个或多个约瑟夫逊结112的特征可在于：超导体-绝缘体-超导体(“SIS”)结构、超导体-普通金属-超导体(“SNS”)结构、和/或超导体-收缩-超导体(“SCS”)结构。
在各种实施例中，谐振器总线102可以是超导传输线，如一定长度的共面波导。可包括在谐振器总线102内的示例材料可包括(但不限于)：铝、铌、钽、其组合和/或类似物。在一个或多个实施例中，谐振器总线102可以电容性地或电感性地耦合到第一量子位104和/或第二量子位106。例如，谐振器总线102可以电容性地耦合到第一量子位104的第一电容垫108并且电容性地耦合到第二量子位106的第一电容垫108(例如，如在图1中示出的第一示例拓扑中所示)。
在一个或多个实施例中，第一量子位104和/或第二量子位106的频率可以与谐振器总线102的频率远地被解谐。例如，可以由以下等式1表征耦合结构100。
其中，可以是用于每个相应量子位的量子位-总线耦合(例如，关于第一量子位104的“i＝0”和关于第二量子位106的“i＝1”)，其中“gi”可以是第i个量子位到总线谐振器模式的耦合强度，“ωi”可以是第i个量子位的角频率，“ni”可以是第i个量子位的数字算子，并且“ωBUS”可以是谐振器总线102的角频率。
在各种实施例中，谐振器总线102可以是无源的。例如，谐振器总线102可缺少光子并且可用作有效的量子位-量子位交换耦合“J”，如以下等式2所表征的。
由此，谐振器总线102可启用关于第一量子位104和第二量子位106而要执行的全微波门。例如，量子位耦合结构100可启用关于第一量子位104和第二量子位106的RIP门。例如，由量子位耦合结构100启用的RIP门可以是耦合超导第一量子位104和第二量子位106的量子逻辑门的形式。RIP门可以是全微波多量子位纠缠门，其可以在量子位频率上实现高度的灵活性。通过绝热地向谐振器总线102施加和去除失谐的脉冲，量子位耦合结构100可以在相空间中经历闭环，在此之后谐振器总线102可以保持不变，同时第一量子位104和/或第二量子位106获得依赖于状态的相位。
然而，当RIP门不操作时，量子位-量子位耦合“J”还建立第一量子位104和第二量子位106的纠缠，例如ZZ相互作用。例如，可由下面的等式3来表征ZZ相互作用。
其中，“α”可以是相应的第一量子位104和/或第二量子位106的失谐性。
谐振器总线102的频率可取决于第一量子位104和/或第二量子位106的状态，并且谐振器总线102频率随着量子位处于受激状态的移位可以在以下的等式4中表示为“X”。
如果第一量子位104和第二量子位106是处于受激状态，则谐振器总线102的频率可以偏移X之和。进一步，当音调被施加到谐振器总线102(例如，从谐振器总线102解谐)时，则谐振器总线102中的信号、以及因此第一量子位104和第二量子位106经历的斯塔克偏移可取决于量子位的连接状态。因此，可由下面的等式5表征X值和ZZ值之间的关系。
在常规的耦合结构中，增加X值以实现可感知的RIP门可导致非期望的ZZ值。例如，在常规的耦合结构中，施加-300兆赫(MHz)的α值与1000MHz的△值可实现10MHz的X值和2MHz的静态ZZ值，其中，10MHz的X值可能是所期望的，但是由2MHz ZZ值表征的量子位-量子位纠缠可能使得设备不可操作。在此描述的各种实施例中，量子位耦合结构100可启用大的X值以实现可感知的RIP门，同时最小化ZZ值以在RIP门不操作时抑制量子位-量子位纠缠。
例如，量子位耦合结构100的第一示例拓扑(例如，在图1中示出)可以基于第一量子位104和/或第二量子位106沿着谐振器总线102的长度的电距离来控制ZZ交互。例如，谐振器总线102可以是半波长超导共面波导的长度(“λ/2谐振器”)，其中，在谐振器总线102的谐振频率的1/2处可存在跨谐振器总线102的零量子位-量子位耦合。由此，将第一量子位104和第二量子位106设置到1/2的频率可将第一量子位104和第二量子位106耦合到谐振器总线102，但是彼此不耦合。然而，将第一量子位104和第二量子位106设置为1/2频率还可以抑制相应的量子位与谐振器总线102之间的耦合，因为相应的量子位与谐振器总线102的谐振被远解谐。
在一个或多个实施例中，在第一拓扑中举例说明的量子位耦合结构100可以通过调整谐振频率在非门操作期间实现零量子位-量子位纠缠。例如，相应量子位沿着谐振器总线102(例如，λ/2谐振器)的长度的电距离可控制零量子位-量子位耦合频率与谐振频率之间的差值。由此，通过调整第一量子位104和/或第二量子位106沿着谐振器总线102(例如，λ/2谐振器)的定位，可使零量子位-量子位耦合频率更接近谐振器总线102的谐振。例如，与沿着谐振器总线102的第二量子位106的位置相比，可以相对于沿着谐振器总线102的第一量子位104的位置增加额外的传输线长度。
图2示出了根据在此描述的一个或多个实施例的示例的非限制性的第一微波电路200的图，第一微波电路200可举例说明图1中所示的量子位耦合结构100的第一拓扑。为了简洁起见，省略对在此描述的其他实施例中采用的相似元件的重复描述。如图2所示，第一量子位104可经由第一耦合线201(例如，由一种或多种超导材料(诸如铝、铌、和/或钽)构成的超导传输线)和/或第一电容器202而耦合到谐振器总线102(例如，λ/2谐振器)。同样，第二量子位106可经由第二耦合线203(例如，由一种或多种超导材料(如铝、铌和/或钽)构成的超导传输线)和/或第二电容器204耦合到谐振器总线102(例如，λ/2谐振器)。另外，第一微波电路200可包括驱动端口206，驱动端口206电容耦合到谐振器总线102以驱动RIP门。例如，可经由驱动端口206向谐振器总线102添加光子205(例如，由图2中的波长表示)和/或从谐振器总线102移除光子205。在各种实施例中，驱动端口206可由与谐振器总线102相同的超导材料构成，并且可包括第三电容器208。
此外，谐振器总线102可包括第一理想传输线元件210(例如，延迟定义的理想传输线“TLIND”)和/或第二理想传输线元件212(例如，TLIND)。如图2所示，至少由于结合了第一TLIND 210，第一量子位104可具有比第二量子位106更大的沿着谐振器总线102的电长度。进一步，如上所述，示例性第一微波电路200的零量子位-量子位耦合频率与量子位-谐振器总线耦合频率之间的差可以基于与第一量子位104相关联的额外的电长度。
图3A-3B示出了根据在此描述的一个或多个实施例的示例的非限制性的曲线图300、302的图，其可说明在图1的拓扑中举例说明的量子位耦合结构100和/或图2的第一微波电路200可如何实现使能强量子位-谐振器总线耦合的目标零量子位-量子位耦合频率。为了简洁起见，省略对在此描述的其他实施例中采用的相似元件的重复描述。曲线图300和302可表征第一微波电路200，其中，第二TLIND 212具有50欧姆的Z值(例如，给定波的复数电压与同一波的复数电流的比率)和0.35/7纳秒(nsec)的延迟值。此外，散射参数可包括在1.0千兆赫(GHz)的开始、在10GHz的停止、以及0.01GHz的步长。
曲线图300表征不具有第一TLIND 210的第一微波电路200，曲线图302表征图2所示的第一微波电路200(例如，包括具有50欧姆的Z值和0.15/7nsec的延迟值的第一TLIND210)。如曲线图300所示，零量子位-量子位耦合频率可以是5GHz，其中量子位-谐振器总线耦合频率可以是10GHz。如曲线图302所示，由第一TLIND 210提供的增加的电距离可以将量子位-谐振器总线耦合频率移动到7GHz。
图4示出了根据在此描述的一个或多个实施例的量子位耦合结构100的示例的非限制性的第二拓扑的图。为了简洁起见，省略对在此描述的其他实施例中采用的相似元件的重复描述。在一个或多个实施例中，量子位耦合结构100可包括多个耦合路径，由此实现简并多模谐振器。例如，每个相应的耦合路径的X可以是大的，但是J值可以是零，如以下等式6所表征的。
其中，“f”是谐振器总线102(“BUS”)和/或相应的第一量子位104和第二量子位106的频率(例如，“i＝0,1”)。由此，量子位耦合结构100的多个谐振模式可以共同地抑制在第一量子位104与第二量子位106之间的量子位-量子位耦合。为了操作RIP门，可以在谐振模式中的一种谐振模式处驱动量子位耦合结构100(例如，谐振器总线102)以提升谐振模式和(resonance mode sum)。例如，在一个或多个实施例中，与第一量子位104和第二量子位106相关联的g值可以是相等的，并且多个耦合路径可以建立高于量子位频率的第一X值(例如，正的X)以及低于量子位频率的第二X值(例如，负的X)。由此，量子位耦合结构100可包括多个耦合路径，以实现共同地抑制量子位-量子位耦合的多个谐振模式，其中这些谐振模式中的一个或多个可被供能以驱动RIP门。
例如，在一个或多个实施例中，谐振器总线102可以是具有多个阻抗的四分之一波长超导共面波导(例如，λ/4谐振器)。另外，量子位耦合结构100可包括超导传输线分路402。在一个或多个实施例中，分路402可以是耦合到谐振器总线102(例如，λ/4谐振器)的超导接地连接。在各种实施例中，由于至少分路402，量子位耦合结构100可实现多个耦合路径，并且多个耦合路径的谐振模式可以彼此干扰。例如，由多个耦合路径展现的多个谐振模式可基本上彼此抵消。
图5示出了根据在此描述的一个或多个实施例的示例的非限制性的第二微波电路500的图，该第二微波电路可以示例出图4中所示的量子位耦合结构100的第二拓扑。为了简洁起见，省略对在此描述的其他实施例中采用的相似元件的重复描述。如图5所示，第一量子位104可经由第一耦合线201和/或第一电容器202耦合到谐振器总线102(例如，λ/4谐振器)。同样，第二量子位106可经由第二耦合线203和/或第二电容器204耦合到谐振器总线102(例如，λ/4谐振器)。此外，示例性第二微波电路500可包括驱动端口206，如本文各种实施例中所述。
谐振器总线102可包括第一共面波导元件506和第二共面波导元件508。此外，分路402可包括第三共面波导元件510。在各种实施例中，第一共面波导元件506和第二共面波导元件508可具有第一长度(“L1”)。进一步地，第三共面波导元件510可具有第二长度(“L2”)，L2与L1可以是不同的。例如，L2可以小于L1。
图6A-6B示出了根据在此描述的一个或多个实施例的可示出在图4的拓扑中举例说明的量子位耦合结构100和/或图5的第二微波电路500可如何实现多个干扰谐振模式的示例的非限制性的曲线图的图。为了简洁起见，省略对在此描述的其他实施例中采用的相似元件的重复描述。
关于图6A，曲线图600可表征不存在分路402的第二微波电路500，其中L1等于4毫米(mm)。曲线图602可表征包括分路402的第二微波电路500，其中L1等于3.6mm并且L2等于0.2mm。除了不存在/存在分路402以及对应的L1/L2长度之外，电路条件在曲线图600和602之间保持一致。如曲线图600中所示，在没有分路402的情况下，耦合结构可展现单个谐振模式。如在曲线图602中所示，结合分路402以及由此多个耦合路径可使量子位耦合结构100能够展现多模谐振。此外，没有分路402的微波电路和第二微波电路500可展现相似的自感(例如，12.5纳亨(nH)，相比13nH)和X值同时减小ZZ值。
关于图6B，曲线图604可表征没有分路402的第二微波电路500，其中L1等于4.7mm。曲线图606可表征包括分路402的第二微波电路500，其中L1等于4.5mm并且L2等于0.1mm。除了不存在/存在分路402以及对应的L1/L2长度之外，电路条件在曲线图604和606之间保持一致。如曲线图606中所示，在没有分路402的情况下，耦合结构可展现单个谐振模式。如在曲线图606中所示，结合分路402以及因此多个耦合路径可使量子位耦合结构100能够展现多模谐振。此外，没有分路402的微波电路和第二微波电路500可展现出等效的自电感(例如，12.5nH)和X值同时减小ZZ值。
图7示出了根据在此描述的一个或多个实施例的量子位耦合结构100的示例的非限制性的第三拓扑的图。为了简洁起见，省略对在此描述的其他实施例中采用的相似元件的重复描述。在一个或多个实施例中，可以组合图1中示出的第一拓扑和图4中示出的第二拓扑的各种特征。例如，量子位耦合结构100可包括在此描述的谐振器总线102的多个实施例。例如，量子位耦合结构100可包括电容性地耦合到第一量子位104的第一电容垫108和第二量子位106的第一电容垫108的第一谐振器总线102a和第二谐振器总线102b。
在各种实施例中，量子位耦合结构100的第三拓扑的第一谐振器总线102a(例如，图7中所示)可以是λ/2谐振器。根据在此描述的不同实施例，零量子位-量子位耦合频率与第一谐振器总线102a(例如，λ/2谐振器)的谐振频率之间的关系可以取决于相应的量子位沿着第一谐振器总线102a的电距离。进一步，量子位耦合结构100的第三拓扑的第二谐振器总线102b(例如，如图7所示)可以是耦合到分路402(例如，超导接地连接)的λ/4谐振器。根据在此描述的各种实施例，第二谐振器总线102b和分路402的L1和L2长度可进一步影响由量子位耦合结构100所展现的多个干扰谐振模式的发展。
图8示出了根据在此描述的一个或多个实施例的示例的非限制性的第三微波电路800的图，第三微波电路800可举例说明图7中示出的量子位耦合结构100的第三拓扑结构。为了简洁起见，省略对在此描述的其他实施例中采用的相似元件的重复描述。在各种实施例中，驱动端口206可被耦合到第一谐振器总线102a和/或第二谐振器总线102b以跨过示例性微波电路800的量子位耦合结构100驱动RIP门。
如图8所示，第一谐振器总线102a可经由一个或多个第一耦合线201和/或第一电容器202耦合到第一量子位104，并且第二谐振器总线102b可经由一个或多个第二耦合线203和/或第二电容器204耦合到第二量子位106。第一谐振器总线102a可以是具有共面波导(例如，第三共面波导元件510)的λ/2谐振器。第二谐振器总线102b可以是耦合到超导接地连接的λ/4谐振器，和/或可以包括另外的共面波导(例如，第二共面波导元件508)。在各种实施例中，第一谐振器总线102a的共面波导可以具有比第二谐振器总线102b的共面波导更大的长度(例如，根据本文描述的不同实施例，第一谐振器总线102a的第三共面波导元件510可以具有比第二谐振器总线102b的第二共面波导元件508的长度L2更大的长度L3)。例如，第一谐振器总线102a可包括长度为10mm的共面波导，第二谐振器总线102b可包括长度为4.5mm的共面波导。
图9示出了根据在此描述的一个或多个实施例的量子位耦合结构100的示例的非限制性的第四拓扑的图。为了简洁起见，省略对在此描述的其他实施例中采用的相似元件的重复描述。在一个或多个实施例中，量子位耦合结构100可包括耦合到谐振器总线102的耦合短线902。
如图9所示，谐振器总线102可包括第四电容器904，第四电容器904可限定谐振器总线102的第一区段和谐振器总线102的第二区段。第一区段可包括位于第一量子位104与第四电容器904之间的谐振器总线102的一部分。例如，第一区段可电容性地耦合到第一量子位104并且延伸到第四电容器904。第二区段可包括位于第二量子位106与第四电容器904之间的谐振器总线102的一部分。例如，第二区段可电容性地耦合到第二量子位106并且延伸到第四电容器904。在各种实施例中，谐振器总线102可以是λ/4谐振器。
耦合短线902可耦合到谐振器总线102的第一区段和第二区段。在各种实施例中，耦合短线902可以是λ/4谐振器。此外，在一个或多个实施例中，耦合短线902可以是电路短路(例如，如图9中所示通过短路连接906)。在一个或多个实施例中，耦合短线902可以是超导接地连接。
图10示出了根据在此描述的一个或多个实施例的示例的非限制性的第四微波电路1000的图，第四微波电路1000可举例说明在图9中示出的量子位耦合结构100的第四拓扑。为了简洁起见，省略对在此描述的其他实施例中采用的相似元件的重复描述。如图10所示，第一量子位104可经由第一耦合线201和/或第一电容器202耦合到谐振器总线102(例如，λ/4谐振器)。同样，第二量子位106可经由第二耦合线203和/或第二电容器204耦合到谐振器总线102(例如，λ/4谐振器)。此外，示例性第二微波电路500可包括驱动端口206，如本文各种实施例中所述。
进一步，第四电容器904可沿着谐振器总线102被定位在第一电容器202与第二电容器204之间，由此限定谐振器总线102的第一区段(例如，耦合到第一量子位104)以及谐振器总线102的第二区段(例如，耦合到第二量子位106)。谐振器总线102的第一区段可包括第一共面波导元件506，并且谐振器总线102的第二区段可包括第二共面波导元件508。根据本文中所描述的各种实施例，第一分段的第一共面波导元件506和第二分段的第二共面波导元件508可具有相同的长度L1。
在各种实施例中，耦合短线902可包括耦合到第一区段的第四共面波导元件1002和耦合到第二区段的第五共面波导元件1004。进一步，第四共面波导元件1002和/或第五共面波导元件1004可耦合到第三共面波导元件510(例如，其具有不同的长度L2)。此外，第四共面波导元件1002和/或第五共面波导元件1004可具有相同的长度(“L3”)。在一个或多个实施例中，L3可以大于L1和L2。例如，共面波导的长度可表征为：L3>L1>L2。
图11示出了根据在此描述的一个或多个实施例的可展示在图9的拓扑中举例说明的量子位耦合结构100和/或图10的第四微波电路1000可如何实现多个干扰谐振模式的示例的非限制性的曲线图1100的图。为了简洁起见，省略对在此描述的其他实施例中采用的相似元件的重复描述。
如在此描述的，在图9和图10中示例的第四量子位耦合结构100的拓扑可以实现生成多模(generate multimode)谐振器。例如，量子位耦合结构100可具有经由谐振器总线102和/或耦合短线902的多个耦合路径。此外，每个耦合路径可展现可彼此干扰的谐振模式。例如，图9-10中所示的量子位耦合结构100的偶和奇的谐振模式(例如，简并多模谐振器)可添加以便经由第四电容器904实质性地抵消第一量子位104与第二量子位106之间的耦合相互作用。进一步，短的耦合短线902可使得(例如，经由第三共面波导元件510、第四共面波导元件1002和/或第四共面波导元件1004的组合)量子位耦合结构100的偶谐振模式具有与奇谐振模式不同的形状，从而在量子位频率处给出零量子位-量子位耦合。
例如，曲线图1100表征示例性第四微波电路1000。线1102可表征J值，并且线1104可表征ZZ值。如曲线图1100所示，量子位耦合结构100展现了在大约6.2GHz和6.5GHz处的两个简并谐振模式，被大约300兆赫(MHz)分开。而且，在曲线图1100中所示，可在大约4.5GHz建立针对示例性第四微波电路1000的零量子位-量子位耦合频率。在各种实施例中，可通过假定第一量子位104与第二量子位106之间的50MHz增量根据J值推断ZZ值。
此外，术语“或”旨在意指包括性的“或”而不是排他性的“或”。也就是说，除非另外指明，或从上下文清楚，“X采用A或B”旨在意指任何自然的包含性排列。即，如果X采用A；X采用B；或X采用A和B两者，则在任何前述情况下满足“X采用A或B”。此外，如主题说明书和附图中所使用的冠词“一个(a)”和“一种(an)”通常应被解释为意指“一个或多个”，除非另外说明或从上下文清楚指向单数形式。如本文所使用的，术语“示例”和/或“示例性”用于表示用作示例、实例或例证。为了避免疑问，在此公开的主题不受此类示例的限制。此外，本文中描述为“示例”和/或“示例性”的任何方面或设计不一定被解释为优于或有利于其他方面或设计，也不意味着排除本领域普通技术人员已知的等效的示例性结构和技术。
当然，为了描述本公开的目的，不可能描述组件、产品和/或方法的每个可想象的组合，但是本领域普通技术人员可以认识到，本公开的许多进一步的组合和置换是可能的。此外，在具体实施方式、权利要求书、附件以及附图中使用术语“包含”、“具有”、“拥有”等的程度上，这些术语旨在以类似于术语“包括”的方式是包括性的，因为在权利要求中采用“包括”作为过渡词时解释“包括”。已经出于说明的目的呈现了不同实施例的描述，但并不旨在是详尽的或限于所公开的实施例。在不脱离所描述的实施例的范围和精神的情况下，许多修改和变化对本领域普通技术人员将是显而易见的。这里使用的术语被选择来最好地解释实施例的原理、实际应用或对在市场中找到的技术的技术改进，或者使得本领域普通技术人员能够理解这里公开的实施例。
Claims (31)
1.一种装置，包括：
耦合结构，其被耦合到第一量子位和第二量子位，所述耦合结构具有多个耦合路径，其中，来自所述多个耦合路径的耦合路径是具有传输线分路的谐振器。
2.根据前一权利要求所述的装置，其中，所述耦合路径在所述第一量子位与所述第二量子位之间建立谐振器感应相位门。
3.根据前一权利要求所述的装置，其中，所述多个耦合路径共同地抑制在所述第一量子位与所述第二量子位之间的耦合相互作用。
4.根据前三项权利要求中任一项所述的装置，其中，所述电路分路是所述传输线的具有超导接地连接的区段。
5.根据前四项权利要求中任一项所述的装置，其中，所述耦合结构还包括驱动端口。
6.根据前五项权利要求中任一项所述的装置，其中，所述第一量子位被耦合到所述谐振器的第一端，并且其中，所述第二量子位被耦合到沿着所述谐振器的长度的点。
7.根据前六项权利要求中任一项所述的装置，其中，所述第一量子位和所述第二量子位经由从包括电容耦合和电感耦合的组中选择的至少一种耦合技术耦合到所述谐振器。
8.根据前七项权利要求中任一项所述的装置，其中，所述谐振器包括具有多个阻抗的四分之一波长超导共面波导。
9.一种装置，包括：
耦合结构，其被耦合到第一量子位和第二量子位，所述耦合结构具有多个耦合路径，其中，来自所述多个耦合路径的耦合路径是谐振器，其中，所述第一量子位被耦合到所述谐振器的第一端，并且其中，所述第二量子位被耦合到沿着所述谐振器的长度的点。
10.根据前一权利要求所述的装置，其中，所述耦合路径在所述第一量子位与所述第二量子位之间建立谐振器感应相位门。
11.根据前两项权利要求中任一项所述的装置，其中，所述多个耦合路径共同地抑制在所述第一量子位与所述第二量子位之间的耦合相互作用。
12.根据前三项权利要求中任一项所述的装置，其中，所述第一量子位和所述第二量子位经由从包括电容耦合和电感耦合的组中选择的至少一种耦合技术耦合到所述谐振器。
13.根据前四项权利要求中任一项所述的装置，其中，所述耦合结构还包括驱动端口。
14.一种装置，包括：
四分之一波长超导波导，其电容性地耦合到第一量子位和第二量子位，其中，所述四分之一波长超导波导具有多个阻抗。
15.根据前一权利要求所述的装置，其中，所述四分之一波长超导波导的基频谐振在所述第一量子位的频率和所述第二量子位的频率以下，并且其中，所述装置表现出多个谐振器模式，所述多个谐振器模式增加以抵消所述第一量子位与所述第二量子位之间的耦合相互作用。
16.根据前一权利要求所述的装置，进一步包括：
谐振器感应相位门，其以来自所述多个谐振器模式的第一谐振器模式来驱动所述四分之一波长超导波导。
17.根据前一权利要求所述的装置，其中，所述谐振器感应相位门促进所述第一量子位与所述第二量子位之间的耦合相互作用。
18.一种装置，包括：
四分之一波长超导波导，其电容性地耦合到第一量子位和第二量子位，其中，所述四分之一波长超导波导具有多个阻抗；以及
半波长超导波导，其电容性地耦合到所述第一量子位和所述第二量子位。
19.根据前一权利要求所述的装置，进一步包括：
超导接地连接，其被耦合到所述四分之一波长超导波导并且将其电接地。
20.根据前一权利要求所述的装置，其中，所述四分之一波长超导波导和所述半波长超导波导均耦合到所述第一量子位的第一电容垫和所述第二量子位的第一电容垫。
21.根据前两项权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置表现出多个谐振器模式，所述多个谐振器模式增加以抵消所述第一量子位与所述第二量子位之间的耦合相互作用。
22.根据前一权利要求所述的装置，进一步包括：
谐振器感应相位门，其以来自所述多个谐振器模式的第一谐振器模式来驱动所述四分之一波长超导波导或所述半波长超导波导。
23.根据前一权利要求所述的装置，其中，所述谐振器感应相位门促进所述第一量子位与所述第二量子位之间的耦合相互作用。
24.一种装置，包括：
四分之一波长超导波导，其电容性地耦合到第一量子位和第二量子位，其中，所述四分之一波长超导波导具有多个阻抗；以及
在所述第一量子位与所述第二量子位之间的直接电容耦合。
25.根据前一权利要求所述的装置，其中，所述四分之一波长超导波导具有在所述第一量子位与电容器之间的第一区段以及在所述电容器与所述第二量子位之间的第二区段，并且其中，所述装置进一步包括超导接地连接，所述超导接地连接被耦合到所述第一区段并且将其电接地。
26.根据前一权利要求所述的装置，其中，所述装置表现出多个谐振器模式，所述多个谐振器模式增加以抵消所述第一量子位与所述第二量子位之间的耦合相互作用。
27.根据前一权利要求所述的装置，进一步包括：
谐振器感应相位门，其以来自所述多个谐振器模式的第一谐振器模式来驱动所述四分之一波长超导波导。
28.根据前一权利要求所述的装置，其中，所述谐振器感应相位门促进所述第一量子位与所述第二量子位之间的耦合相互作用。
29.一种方法，包括：
将耦合结构耦合到第一量子位和第二量子位，所述耦合结构具有多个耦合路径，其中，来自所述多个耦合路径的耦合路径是具有传输线分路的谐振器。
30.根据前一权利要求所述的方法，包括通过所述耦合路径在所述第一量子位与所述第二量子位之间建立谐振器感应相位门。
31.根据前两项权利要求中任一项所述的方法，包括通过所述多个耦合路径共同地抑制在所述第一量子位与所述第二量子位之间的耦合相互作用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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