本公開一般涉及超導量子計算，并且更具體地涉及在具有持續電流環路或具有耦合到多個量子比特(qubit)的連續通量偏置線的可調諧傳輸子(transmon)量子比特中生成恒定通量偏移。相關技術的描述通量可調諧量子比特(也稱為“通量可調諧總線”)使用生成通量φ_0的dc電流來調整對象的頻率，諸如通量可調諧傳輸子總線。dc電流流過與通量可調諧傳輸子相鄰的超導線以產生通量的消逝磁場。然而，dc電流可通過產生不期望的加熱而不利地影響低溫恒溫器的操作。在總線下層量子比特(bbq)結構中，直流電流被調節，直到在耦合在通量可調諧傳輸子之間的固定頻率量子比特(例如，q0和q1)之間發生最小zz交換。通量可調諧傳輸子的dc電流被調整為接近其最小值，對應于通量φ_dc。偏置電流的范圍可以從大約100μa到1ma，這取決于裝置參數。由于裝置制造中的無序，每個通量可調諧量子比特需要唯一的磁場。這些dc電流引起穩態發熱、接地環路和芯片上串擾。

背景技術：

技術實現思路

1、根據一個實施例，量子電路裝置包括量子比特芯片，所述量子比特芯片包括多個量子比特和多個通量可調諧傳輸子耦合器。多個固定頻率傳輸子量子比特被布置在晶格結構中，其中所述多個固定頻率傳輸量子比特中的每一對耦合到一個通量可調諧傳輸耦合器。布線層耦合到量子比特芯片，其中布線層包括由超導材料構成的環路，該環路被感應耦合到通量可調諧傳輸耦合器。由與所述環路的超導材料不同的超導材料構成的通量偏置線，其中所述通量偏置線與所述環路和所述通量可調傳輸子兩者感應耦合。這種構造通過減少進入低溫恒溫器的電流而提供了優點，并且減少或消除了由于增加的熱量而對超導傳導部件造成的不利影響。

2、在實施例中，所述布線層進一步包含第一通量偏置線，所述第一通量偏置線由第一超導材料構成且經配置以接收感應地耦合到第一通量可調諧傳輸子的dc電流及至少一個電流脈沖(ipulse)。第一環路由第二超導材料形成，且感應地耦合到第一通量偏置線，且感應地耦合到第一通量可調諧傳輸子。從第一通量偏置線產生的磁場經配置以在由第二超導材料形成的第一環路中感應持續電流且通過第一通量可調諧傳輸子誘發靜態通量偏移(φoffset)。這種結構提供了補償磁通，以減小超導環路中的持續電流，從而將溫度保持在可操作范圍內。

3、在可與前述實施例組合的實施例中，信號生成模塊被配置為提供dc電流以在第一環路中感應持續電流，信號生成模塊被配置為調整dc電流以將耦合到第一通量可調諧耦合器的成對固定頻率量子比特之間的常通糾纏(always-on?entanglement)(zz)減小到最小值。有利的是，在通量可調諧傳輸子的固定頻率量子比特之間具有最少量的糾纏zz，以提供較不復雜且更有效的結構。

4、在可與前述實施例組合的實施例中，信號生成模塊被配置為通過通量偏置線提供至少一個電流脈沖(ipulse)；并且每個電流脈沖的值基于φoffset的值。電流脈沖可以提供對通過通量線進入低溫恒溫器的電流的微調。

5、在可與前述實施例組合的實施例中，第一超導材料是鈮，第二導電材料是鋁。鈮具有較高的tc，而鋁具有較低的tc，并且這兩種金屬可以用于相應的部件中。較低的tc允許在較低溫度下重置持續電流。

6、在可以與前述實施例組合的實施例中，通量偏置線包括一個或多個梯度環路。梯度環路具有減少與插入器上的其它環路的串擾問題的結構，并且提供通量可調諧傳輸的更有效的操作。

7、在可以與前述實施例組合的實施例中，第一通量可調諧傳輸子和固定頻率量子比特被布置在晶格結構中以形成多量子比特器件。晶格結構可以更有效，特別是在存在附加尺寸的部件的情況下，例如多個疊層。

8、在實施例中，通量偏置線是與多個通量可調諧耦合器續接的曲折偏置線，并且被配置為基本上同時偏置多個通量可調諧耦合器。使用曲折偏置線可以減少串擾量。

9、在可與前述實施例組合的實施例中，每個通量可調諧傳輸子電容耦合到兩個固定頻率量子比特，并且每個固定頻率量子比特電容耦合到兩個通量可調諧傳輸子。這種替代結構在結構和操作上提供了更大的靈活性。

10、在可與前述實施例組合的實施例中，全局通量線被布置在布線層上，靠近持續電流環路，被配置為接收dc電流的輸入并在持續電流環路內產生磁場。來自全局磁通線的感應減小了磁通可調傳輸中的感應耦合。全局通量線減少或消除了在同一芯片上具有環路sc1和sc2的寄生效應。

11、在可以與前述實施例組合的實施例中，第二超導材料在連續通量偏置線的兩個區段之間被短接，其中，在每個通量偏置線上形成環路。第二超導材料具有比第一超導材料的臨界溫度低的臨界溫度(tc)，并且被配置為產生被俘獲在由重疊的超導體形成的環路中的持續電流(ip)。持續電流環被配置為基于施加到通量可調傳輸子中的超導材料的溫度變化來生成校準的通量偏移(φoffset)。通過利用第二材料使第一材料短路允許以較不復雜的方式捕獲電流。

12、根據一個實施例，量子電路器件包括具有多個量子比特的量子比特芯片，以及耦合到量子比特芯片的布線層。該量子比特芯片包括多個通量可調元件，其中每個通量可調元件包括一個對應的通量可調超導量子干涉(squid)環路，并且每個通量可調元件被連接在對應的成對固定頻率量子比特之間。該布線層包括由第一超導材料構成的連續通量偏置線，該連續通量偏置線被布置為鄰近通量可調元件，并且被配置為輸出dc電流以同時向通量可調元件提供偏移。多個通量偏置線與通量可調元件非連續地設置，其中，通量偏置線中的每一個構造成輸出通量脈沖并且利用與通量可調元件的互感來獨立地抵消電流。這種構造通過減少進入低溫恒溫器的電流而提供了優點，并且減少或消除了由于增加的熱量而對超導傳導部件造成的不利影響。

13、在一個實施例中，連續的通量偏置線位于通量可調元件的第一側上，并且非連續地設置的多個通量偏置線鄰近通量可調元件的第二側。

14、在可以與前述實施例組合的實施例中，多個通量偏置線是梯度通量線圈。這種結構減少/消除了由于公共dc線和脈沖線之間的互感而引起的串擾。

15、在一個實施例中，量子比特芯片上的通量耦合器各自具有兩個空間上分離的拾取線圈，這兩個拾取線圈被分離地耦合到該鄰接的偏置線和這些獨立的通量偏置線上。

16、根據一個實施例，在通量可調元件中產生dc偏移的方法包括當第一超導材料的溫度高于臨界溫度(tc)時，將dc電流輸入到通量可調元件附近的通量偏置線，以將通量偏置線感應耦合到通量可調元件和由第一超導材料構成的環繞通量可調元件的環路。通量偏置線由不同于第一超導材料的第二超導材料構成。在將第一超導材料冷卻到第一超導材料的tc以下以在超導環路內捕獲持續電流的同時，存在dc電流到通量偏置線的持續輸入。該方法提供了一種量子電路，該量子電路具有流入低溫恒溫器的減小的電流，并且減小或消除了由于增加的熱量而對超導傳導部件造成的不利影響。

17、在一個實施方案中，持續輸入該dc電流，直到該持續電流在一個第一固定頻率量子比特與一個第二固定頻率量子比特之間產生最小的zz交換率。最小zz交換率具有固定頻率量子比特之間的糾纏(entanglement)量最小，以提供較不復雜且更有效的結構。