[发明专利]用于使能超导量子计算机芯片的长距离连接的高速跨接件

说明书

根据本发明的实施例，量子处理器包括量子位芯片。该量子位芯片包括衬底、以及在该衬底的第一表面上形成的多个量子位。该多个量子位被安排在一种图案中，其中在该图案中的最近相邻量子位是连接的。该量子处理器还包括长距离连接器，该长距离连接器被配置为将该多个量子位的第一量子位连接到该多个量子位的第二量子位上，其中该第一和第二量子位被该图案中的至少第三量子位分隔开。

背景技术

本发明的当前请求保护的实施例涉及量子计算机芯片，并且更具体地涉及一种为超导量子计算机芯片实现长距离连接的高速跨接件(highway jumper)。

超导量子芯片对量子位的连接性具有限制。目前，超导量子芯片连接方案是“最近相邻”的。该量子芯片中的每个量子位可以连接到多个最近相邻量子位上。然而，最近相邻量子位可能仅是包含在该超导量子芯片上的量子位的小的子集。由此，一个给定的量子位可能仅通过一个或多个额外的量子位连接到该量子芯片上的大部分的量子位上。如果在这种情况下希望双量子位操作，则可能需要多个交换门来启用该操作。然而，量子位状态交换增加了操作开销，这要求该量子系统在更长的时间段内保持相干(coherent)。由此，需要系统和方法来实现量子芯片上的量子位之间的长距离连接。

发明内容

根据本发明的实施例，量子处理器包括量子位芯片。该量子位芯片包括衬底、以及在该衬底的第一表面上形成的多个量子位。该多个量子位被安排在一种图案中，其中在该图案中的最近相邻量子位是连接的。该量子处理器还包括长距离连接器，该长距离连接器被配置为将该多个量子位的第一量子位连接到该多个量子位的第二量子位上，其中该第一和第二量子位被该图案中的至少第三量子位分隔开。该长距离连接器使得能够在量子位芯片上的非最近相邻量子位上以减少数目的交换门进行双量子位操作。该长距离连接器因此减轻了在非最近相邻量子位上执行的双量子位门的操作开销。

根据本发明的实施例，内插芯片包括衬底、在衬底上形成的第一耦连部分、在衬底上形成的第二耦连部分以及在衬底上形成的总线，第一耦连部分被定位为与量子位芯片上的第一量子位对准，第二耦连部分被定位为与量子位芯片上的第二量子位对准，总线将第一耦连部分连接到第二耦连部分。内插芯片被配置为结合到量子位芯片，使得第一耦连部分耦连到第一量子位并且第二耦连部分耦连到第二量子位。该内插器提供了量子位之间的长距离连接，使得双量子位门能够以减小的操作开销在非最近相邻量子位上执行。

根据本发明的实施例，一种使能量子位芯片上的量子位的长距离连接的方法包括提供包括安排在图案中的多个量子位的量子位芯片，其中在该图案中的最近相邻量子位是连接的。该方法进一步包括提供长距离连接器，该长距离连接器被配置为将该多个量子位的第一量子位连接到该多个量子位的第二量子位上，其中该第一和第二量子位被该图案中的至少第三量子位分隔开。该方法减少了作用于该图案中的非最近相邻量子位的双量子位门的操作开销。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的量子处理器的示意图。

图2是量子处理器的示意图，该量子处理器包括连接在网格中的30个量子位以便有助于说明本发明的一些概念。

图3是根据本发明实施例的量子处理器的示意图，该量子处理器包括在量子位Q₀₂与量子位Q₅₂之间的长距离连接器。

图4是根据本发明实施例的量子处理器的示意图，该量子处理器包括设置在量子位芯片的衬底的第一表面上的长距离连接器。

图5是根据本发明实施例的量子位芯片的示意图，该量子位芯片包括形成在衬底的第一表面上的两个非最近相邻量子位，以及被布置在该量子位芯片的衬底的第二表面上的长距离连接器。

图6是根据本发明的实施例的量子位芯片的示意图，该量子位芯片包括一个长距离连接器，该长距离连接器包括两个耦连线圈。

图7是根据本发明的实施例的量子位芯片的示意图，该量子位芯片包括一个长距离连接器，该长距离连接器包括一个耦连焊盘和一个耦连线圈。