[发明专利]一种超导电路结构及超导量子芯片、超导量子计算机

说明书

本申请公开了一种超导电路结构及超导量子芯片、超导量子计算机，涉及量子计算领域。具体实现方案为：一种超导电路结构，包括：至少三个计算量子比特；总线量子比特，与计算量子比特进行连接，其中，通过所述总线量子比特连接的任意两个计算量子比特之间产生等效耦合；耦合量子比特，设置于计算量子比特和总线量子比特之间，将计算量子比特与总线量子比特进行连接，用于调控计算量子比特与总线量子比特之间的耦合强度；能够实现任意两计算量子比特之间的耦合，进而实现任意两计算量子比特间的量子门操作，同时又可以有效地抑制计算量子比特间的串扰。

技术领域

本申请涉及计算机领域，尤其涉及量子计算领域。

背景技术

量子计算，作为一种有望在某些问题上超越经典计算的新型计算模式，有多种潜在的硬件实现方式。目前，比较热门且已具有一定性能的量子硬件候选者主要有离子阱平台和超导电路平台。受益于成熟的半导体集成电路互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，CMOS)技术，超导电路平台因具有更好的可扩展性而得到工业界的青睐。近日，Google在53个超导量子比特的芯片上实现了量子霸权。尽管如此，不可忽略的一点是，超导电路平台中量子比特间的连通性并不好，量子比特只能与相邻的量子比特耦合。受此限制，两量子比特门只能在相邻量子比特间实现，但是，在很多实际任务中，不仅需要相邻量子比特之间的耦合，而且还需要非相邻量子比特之间的耦合，即很多实际任务中需要实现任意两量子比特间的量子门操作。

因此，亟需一种超导电路结构，在超导电路平台中能够实现非相邻量子比特间的操作，同时又可以有效地抑制量子比特间的串扰。

发明内容

本发明实施例提供一种超导电路结构及超导量子芯片、超导量子计算机，能够实现任意两计算量子比特之间的耦合，进而实现任意两计算量子比特间的量子门操作，同时又可以有效地抑制计算量子比特间的串扰。

第一方面，本发明实施例提供了一种超导电路结构，包括：

至少三个计算量子比特；

总线量子比特，与计算量子比特进行连接，其中，通过总线量子比特连接的任意两个计算量子比特之间产生等效耦合；

耦合量子比特，设置于计算量子比特和总线量子比特之间，将计算量子比特与总线量子比特进行连接，用于调控计算量子比特与总线量子比特之间的耦合强度。

本申请实施例中，由于引入了总线量子比特，利用总线量子比特间接将各计算量子比特进行耦合，如此，实现了任意两计算量子比特之间的耦合，实现了计算量子比特的全连通，进而为实现任意两计算量子比特间的量子门操作奠定了基础；又由于本申请实施例引入了耦合量子比特，且耦合量子比特设置于总线量子比特和计算量子比特之间，如此，可以利用耦合量子比特来调控计算量子比特与总线量子比特之间的耦合强度，甚至利用耦合量子比特可以关掉任意两计算量子比特之间的耦合，因此，有效避免了计算量子比特之间发生串扰。

综上，本申请实施例为在超导电路平台中能够实现非相邻量子比特间的操作，同时又可以有效地抑制计算量子比特间的串扰提供了解决方案。

在一种实施方式中，计算量子比特、总线量子比特以及耦合量子比特具有相同或者不相同的电路结构。

本申请实施例中，为了最小化引入不同类型的器件，计算量子比特、总线量子比特以及耦合量子比特可以具有相同的结构，比如具有相同的量子比特结构，当然，为了实际功能需求或其他需要，计算量子比特、总线量子比特以及耦合量子比特三者的结构也可以不相同，如此，为工程化应用奠定了基础。

在一种实施方式中，总线量子比特为谐振器。

在一种实施方式中，总线量子比特包括超导量子干涉装置；和/或，计算量子比特包括超导量子干涉装置；和/或，耦合量子比特包括超导量子干涉装置。