[发明专利]用于超导器件的频率复用谐振器输入和/或输出

说明书

一种超导输入和/或输出系统采用至少一个微波超导谐振器。所述(多个)微波超导谐振器可以通信地耦合至微波传输线。每个微波超导谐振器可以包括第一和第二DC SQUID，所述第一和第二DC SQUID彼此串联且与电感(例如，电感器)串联，并且电容与所述第一和第二DC SQUID以及电感并联。对应的电感接口可操作用于应用通量偏置以便控制所述DC SQUID。所述第二DC SQUID可以耦合至量子通量参变器(QFP)，例如，作为移位寄存器中的最终元件。还教导了一种超导平行板电容器结构以及制造其的方法。

技术领域

本公开总体上涉及用于超导器件(诸如超导量子计算机和超导经典计算机)的输入和/或输出系统及方法，并且更具体地涉及用于将数据输入至超导量子处理器和/或测量所述超导量子处理器中的量子位的状态的系统和方法。

背景技术

频率复用谐振(Frequency Multiplexed Resonant，FMR)读出

超导微波谐振器已经在各种各样的领域中得到了使用，包括但不限于量子计算和天文学。例如，在量子计算中，超导谐振器已经用于检测量子位的状态。在天文学中，超导微波谐振器已经用于微波动力电感检测器(Microwave Kinetic Inductance Detector，MKID)中。在这两种情况下，许多谐振器(检测器)可耦合至公共传输线并且通过频域复用被集成。频域复用(Frequency domain multiplexing，FDM)是通信带宽被划分成多个非重叠子带的技术，每个子带用于携带单独信号。

使用FMR技术，不同谐振频率的超导谐振器可用于读出多个量子位。所述谐振器可通过使用频域复用来共享公共微波传输线。

发明内容

频率复用谐振器(FMR)技术可用于同时读出许多单个通量量子并且可应用于超导量子计算和超导经典计算两者。FMR技术还可应用于将数据输入至超导量子处理器中，例如经由量子通量参变器(Quantum Flux Parametron，QFP)器件。

在量子计算中，期望的是能够测量量子位的状态，并且还期望的是读出技术对于大量量子位是可扩展的。类似地，期望的是，使得用于将数据输入至超导量子处理器的技术是可伸缩的。

可扩展性

无论处理器尺寸如何，超导处理器中的非耗散读出(non-dissipative readout，NDRO)(诸如美国专利号8,169,231中描述的NDRO)的数据速率都是恒定的。因此，所述方式不能缩放至大处理器尺寸，例如，具有大量量子位的量子处理器或者具有大量器件的经典超导处理器。

虽然可通过增加更多的NDRO线及相关联硬件来增大数据速率，但是所述方式对于大量量子位是不可扩展的。

附加的NDRO线增大了冰箱上的热负载，从而提升了其基础温度。此增大的片上驱动电力可增大芯片的热负载。由于处理器的性能可取决于低芯片温度，因此在处理器性能与读出速度之间可能存在折衷。而且，增加更多条线增加了硬件的成本。

超导量子处理器的性能可受到输入线的数量和带宽的限制。例如，在一些现有的实现方式中，可经由大约200条线来访问超导量子处理器，每条线具有30MHz的带宽。输入线的数量和带宽可至少部分地确定所述系统可对量子处理器上的新问题进行编码的速率。

增加线的数量和带宽不是一种可扩展方式。增大更多条线可对所述系统产生多种需求，包括对更大样本空间的需求以及对处理器芯片外围的更多触点焊盘的需求。增加线的数量还可增大处理器上的热负载。而且，线的数量增加可打开针对非热光子的更多通路。

从而，期望增大数据可被传输(或输入)至芯片并且从超导器件被接收(或读出)的速率的输入/输出技术。