[实用新型]一种量子芯片立体结构

说明书

本申请公开了一种量子芯片立体结构，该立体结构提供了一种新的立体制作和封装结构，解决了量子点的电极在二维平面上排布困难以及量子点的电极排布所需的平面面积过大的问题，降低了量子芯片立体结构的成本。此外，该立体结构的量子点之间的耦合均由第一通信结构和第二通信结构调控，实现了所有参数全电控和独立可调的目的，且量子芯片立体结构通过RF(Reflect‑Frequency，射频)测量电路对量子比特的状态进行读取，不再需要制作用于信号探测的量子点，节省了量子点数量，优化了量子点结构。进一步的，该立体结构使用超导谐振腔层和量子点耦合，解决了随量子点扩展时由于电极数目增多带来的排布不开的问题。

技术领域

本申请涉及量子技术领域，更具体地说，涉及一种量子芯片立体结构。

背景技术

量子计算机(Quantum Computer)是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。

量子计算机被认为是后摩尔时代的必然产物，被认为在密码学、大数据、科学模拟、机器学习以及人工智能方面有着巨大的潜力。量子计算机的核心是量子处理器，也称作量子芯片。遵循量子力学的叠加态原理是构建量子比特的基础，基于半导体的栅极电控量子点是构造量子比特，进而构建半导体量子芯片来实现量子计算机芯片的一种可行性方案。半导体量子比特单元主要有三种基本类型：电子自旋的不同旋转方向、单个电子电荷的两个不同位置状态或者电荷与自旋的杂化量子态等。

半导体栅极电控量子点制备工艺与传统的硅集成电路加工制造工艺完全兼容，在器件的参数设计及优化，以及器件的加工制备中能够得到精确地控制，具有较好的可扩展和集成性，被认为是最有希望实现量子计算机的方案之一。现有传统半导体栅极电控量子点构造的半导体量子芯片所包含的量子比特数还比较少，体积也比较小，可以将电极、微波线路、电荷探测集成在一块半导体基片表面，称之为二维结构。

但随着对半导体量子比特的研究的深入，以及构建半导体量子计算机的要求，需要的量子比特数目逐渐增多，具体反映在半导体量子比特的电极数目增多，以及相应的电荷探测器的数目增加，导致线路之间的串扰严重、电极引线的排布不优等问题，进一步限制了量子比特的性质。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本申请提供了一种量子芯片立体结构，以解决电极在二维平面上排布困难，阻碍量子点数目扩展的问题。

为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种量子芯片立体结构，包括：第一立体结构和第二立体结构；其中，

所述第一立体结构包括依次层叠设置的量子点层、第一绝缘层和第一通信结构，其中，

所述量子点层包括多个阵列排布的量子点；

所述第一绝缘层用于隔离所述量子点层与所述第一通信结构；

所述第一通信结构位于所述第一绝缘层之上，并部分结构与所述量子点层连接，用于将接收的第一直流电压、第二直流电压和第一高频微波信号传输至所述量子点层，并利用所述第一直流电压形成第一调控电场，利用所述第二直流电压形成第二调控电场，以利用所述第一高频微波信号操控所述量子点层中量子点的量子比特的状态，利用所述第一调控电场调控所述量子点之间的耦合强度，利用所述第二调控电场调控所述量子点内的载流子数目；和用于连接RF测量电路，以使所述RF测量电路通过所述第一通信结构向所述量子点层传输第一探测信号，并使所述RF测量电路根据反射的第一探测信号判断所述量子点层中量子比特的状态；

所述第二立体结构包括依次层叠设置的超导谐振腔层和第二通信结构，其中，