具有通過金屬部件熱化的共振腔的超導(dǎo)量子電路的制作方法
【專利摘要】一種量子電子電路器件，包括具有內(nèi)部共振腔的殼、被設(shè)置在所述內(nèi)部共振腔的體積之內(nèi)的量子位以及非超導(dǎo)金屬材料，所述非超導(dǎo)金屬材料被機(jī)械和熱耦合到在所述內(nèi)部共振腔之內(nèi)的所述量子位并且連續(xù)地延伸到所述殼的外部。
【專利說明】具有通過金屬部件熱化的共振腔的超導(dǎo)量子電路
[0001]聯(lián)邦研究聲明
[0002]本發(fā)明是在由美國陸軍授予的合同號W911NF-10-1-0324的政府支持下進(jìn)行的。政府對本發(fā)明具有一定權(quán)利。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及人工(例如，人造)量子力學(xué)系統(tǒng)，并且更具體地，涉及適合于在低溫(cryogenic)溫度下操作的超導(dǎo)量子電路和器件。

【背景技術(shù)】
[0004]包括約瑟夫森結(jié)(Josephson junction)的超導(dǎo)量子電路目前正在被追捧作為量子計(jì)算機(jī)的信息存儲構(gòu)件塊(也就是，量子比特或者量子位)。朝向此目標(biāo)的基本挑戰(zhàn)是發(fā)展量子相干持續(xù)足夠長以能夠在誤差率低于量子糾錯(cuò)所需的邊界的情況下進(jìn)行控制和測量的器件。
[0005]典型的超導(dǎo)量子位是用沉積在硅或者藍(lán)寶石的絕緣襯底上的鋁薄膜制造。常見的已知設(shè)計(jì)，在文獻(xiàn)中已知為“電路QED”，涉及將量子位電路電容或者電感耦合到輔助高品質(zhì)因子(Q)微波頻率共振器。此共振器可以扮演多種角色:它可以過濾量子位模式看到的電磁環(huán)境；它可以由在其共振頻率處或接近其共振頻率的信號供能以便產(chǎn)生量子位的狀態(tài)的測量；或者，在多量子位器件中，它可以促進(jìn)一個(gè)量子位到另一個(gè)量子位的耦合。
[0006]與量子位相似，可從薄膜形成共振器，并且可以具有集總元件或者傳輸線段幾何形狀。電路QED系統(tǒng)也可基于三維(3D)腔、在其中放置有在其上構(gòu)圖有量子位的整個(gè)芯片的共振結(jié)構(gòu)。2D比對3D電路系統(tǒng)的主要區(qū)別特征為，通過用與量子位本身相同或者相似工藝構(gòu)圖的主體上平面的結(jié)構(gòu)(盡管共振器模式的物理場，如同量子位模式，可具有三維的結(jié)構(gòu))，形成模式邊界。在3D電路QED系統(tǒng)中，該邊界具有大體上可比較的長度尺度的全部三個(gè)空間維度中的特征和長度尺度。雖然2D電路QED系統(tǒng)包括被構(gòu)圖在芯片上的共振器，該芯片與器件的其它元件一起被包封在導(dǎo)電或者超導(dǎo)外殼中，而3D電路QED系統(tǒng)采用外殼自身的本征模式作為共振器。3D電路QED系統(tǒng)因而通過在襯底上構(gòu)圖的實(shí)施共振模式的平面電路的缺乏而被區(qū)別開。
[0007]在已知的3D電路QED器件中，共振器為超導(dǎo)的。超導(dǎo)共振器能夠達(dá)到比正常金屬共振器高得多的品質(zhì)因子。超導(dǎo)共振器還可以作為用于量子位的磁屏蔽。然而，當(dāng)超導(dǎo)器件經(jīng)歷在低溫溫度下的到超導(dǎo)狀態(tài)的躍遷時(shí)，腔壁的熱導(dǎo)率受到幾個(gè)數(shù)量級的抑制。進(jìn)一步冷卻芯片和量子位變得困難，導(dǎo)致量子位到所希望的操作溫度的不充足的熱化(thermalization)。
[0008]不考慮幾何形狀或設(shè)計(jì)，為了操作作為信息存儲量子比特的系統(tǒng)，必須能夠產(chǎn)生和維持編碼為邏輯“O”和邏輯“I”的量子電路本征態(tài)的任意疊加。對此的一個(gè)要求為，可得到的熱能必須比狀態(tài)之間的能量分離少得多，kT〈〈hf，其中，h為普朗克常數(shù)，f為編碼O和I的電路本征態(tài)之間的躍遷頻率，T為量子位環(huán)境的溫度，并且k為玻耳茲曼常數(shù)。為了進(jìn)入鋁基器件的超導(dǎo)狀態(tài)，此溫度需要約處于或低于1.2K。然而，此溫度對于操作為可靠的量子電路而言是不足的，因?yàn)榈湫偷牧孔游卉S遷頻率在4到IOGHz范圍，大體對應(yīng)為0.2K到 0.5K。
[0009]為此，超導(dǎo)量子位器件的操作作和測量通常在約20mK或以下進(jìn)行。用以達(dá)到此溫度的典型系統(tǒng)為稀釋制冷機(jī)，盡管諸如絕熱去磁制冷機(jī)的其它系統(tǒng)也是常見的。不考慮系統(tǒng)的特殊性，制冷機(jī)在其最低溫度階段提供處于希望的操作溫度的熱儲器(thermalreservoir) 0量子位器件被機(jī)械和熱錨定到此熱儲器。因?yàn)橐阎?D電路QED器件是基于鋁腔，歸因于體(bulk)超導(dǎo)體的熱阻抗，量子位芯片本身可不與該儲器良好熱接觸。即使在制冷系統(tǒng)的最低溫度階段下將器件機(jī)械地連接到儲器時(shí)，這也可以發(fā)生，因?yàn)樵谒Ｍ牟僮鳒囟认虑坏某瑢?dǎo)壁在量子位芯片(在這些壁的內(nèi)部)和熱儲器之間設(shè)置熱阻抗。因此在已知器件中獲得量子位到所希望的操作溫度的適宜熱化是很困難的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]示例性實(shí)施例包括一種量子電子電路器件，所述器件包括具有內(nèi)部共振腔的殼、被設(shè)置在所述內(nèi)部共振腔的體積之內(nèi)的量子位和非超導(dǎo)金屬材料，所述非超導(dǎo)金屬材料被機(jī)械和熱耦合到在所述內(nèi)部共振腔之內(nèi)的所述量子位并且連續(xù)地延伸到所述殼的外部。
[0011]另外的實(shí)施例包括一種量子電阻電路系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括具有內(nèi)部共振腔的殼、被設(shè)置在所述內(nèi)部共振腔之內(nèi)的量子位、由稀釋制冷機(jī)或者其它制冷系統(tǒng)提供并熱耦合到所述腔殼的低于約20mK的低溫?zé)醿?thermal reservoir),以及非超導(dǎo)金屬材料,所述非超導(dǎo)金屬材料被機(jī)械和熱耦合到在所述內(nèi)部共振腔之內(nèi)的所述量子位和芯片并且連續(xù)地延伸到所述殼的外部。
[0012]另外的實(shí)施例包括一種量子電子電路器件，所述器件包括具有內(nèi)部共振腔的超導(dǎo)殼、被設(shè)置在所述內(nèi)部共振腔的體積之內(nèi)的量子位和非超導(dǎo)金屬材料，所述非超導(dǎo)金屬材料被機(jī)械和熱耦合到在所述內(nèi)部共振腔之內(nèi)的所述量子位并且連續(xù)地延伸到所述殼的外部。
[0013]另外的實(shí)施例包括一種量子電子電路系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括具有內(nèi)部共振腔的超導(dǎo)殼、被設(shè)置在所述內(nèi)部共振腔的體積之內(nèi)的量子位、被熱耦合到所述共振器的低于約20mK的低溫?zé)醿?，以及非超?dǎo)金屬材料，所述非超導(dǎo)金屬材料被機(jī)械和熱耦合到在所述內(nèi)部共振腔之內(nèi)的所述量子位和芯片并且連續(xù)地延伸到所述殼的外部。
[0014]進(jìn)一步的示例性實(shí)施例包括一種量子電子電路器件，所述器件包括具有內(nèi)部共振腔的非超導(dǎo)金屬殼，所述內(nèi)部共振腔具有在其多數(shù)或者全部內(nèi)部邊界上的超導(dǎo)材料的薄層，以及被設(shè)置在所述內(nèi)部共振腔的體積之內(nèi)的量子位，其中，所述非超導(dǎo)金屬殼被機(jī)械或者熱耦合到在所述內(nèi)部共振腔之內(nèi)的所述量子位并且連續(xù)地延伸到所述殼的外部。
[0015]通過本發(fā)明的技術(shù)實(shí)現(xiàn)另外的特征和優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的其它實(shí)施例和方面在本文中被詳細(xì)描述并且被視為本發(fā)明要求保護(hù)的一部分。為了更好的理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征，請參考說明書和附圖。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]在說明書結(jié)論處的權(quán)利要求中具體地指出并清楚地要求保護(hù)被視為是本發(fā)明的主題。從下述詳細(xì)描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述和其它特征、優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。附圖:
[0017]圖1示出在組裝狀態(tài)下的示例性量子電子電路器件；
[0018]圖2示出在非組裝狀態(tài)下的圖2的示例性量子電子電路器件；
[0019]圖3示出根據(jù)示例性實(shí)施例的量子位的實(shí)例；以及
[0020]圖4不出不例性量子電子電路系統(tǒng)。

【具體實(shí)施方式】
[0021]在示例性實(shí)施例中，本文描述的系統(tǒng)和方法實(shí)施包括在共振器之內(nèi)的量子位系統(tǒng)的量子電子電路。在用于在本文中進(jìn)一步描述的有效量子位操作所需要的低溫溫度下，將量子電子電路充分地?zé)峄Ｔ谑纠詫?shí)施例中，共振器為金屬材料，該金屬材料例如但不限制于為無氧高熱導(dǎo)率(OFHC)銅(Cu)。應(yīng)當(dāng)理解，在本文描述的低溫溫度下，雜質(zhì)可以干擾金屬材料的熱和電導(dǎo)率。因而，通過在銅材料中的氧雜質(zhì)的內(nèi)含而形成的氧化銅可以干擾熱和電導(dǎo)率。例如，諸如OFHC Cu的高純度金屬已經(jīng)降低了氧含量，從而增強(qiáng)在量子電子電路操作的低溫溫度下的熱和電導(dǎo)率。
[0022]圖1示出在組裝狀態(tài)的示例性量子電子電路器件100。圖2示出在非組裝狀態(tài)的圖2的示例性量子電子電路器件。器件包括殼105，殼105包括第一半殼106和第二半殼107。如本文所述，第一和第二半106、107為具有對于低溫來溫度說足夠的熱和電導(dǎo)率的金屬材料，金屬材料例如可為但不限制于OFHC Cu和鈦(Ti)。如本文所述，已知的3D電路QED器件由超導(dǎo)材料制成，該超導(dǎo)材料提供對外部磁場的良好磁屏蔽并且抑制腔里面的磁場。超導(dǎo)共振器還允許腔外殼的電磁本征模式的高品質(zhì)因子(Q)，而正常金屬腔受在低溫度下金屬的有限表面電阻率的限制。對于矩形OFHC銅腔，此限制為約Q= 10000，而超導(dǎo)鋁腔可以達(dá)到至少為幾百萬的Q。此模式的品質(zhì)因子很重要，因?yàn)槿绻粔蚋叩脑?，量子電子電路到它的耦合可以產(chǎn)生量子位的損耗通道。在示例性實(shí)施例中，如本文進(jìn)一步所述，在近似10000的Q的限制對于長壽命量子相干來說，足夠。當(dāng)?shù)谝话肭?10和第二半腔115以組裝狀態(tài)組合在一起時(shí)，在殼105內(nèi)部限定腔(共振器)。組裝狀態(tài)意味著兩個(gè)半腔110、115組合在一起以通過機(jī)械和電接觸的方式固定第一半殼106與第二半殼107，其中在腔內(nèi)固定芯片130,而形成單個(gè)共振體積(resonant volume)。器件100進(jìn)一步包括一個(gè)或者多個(gè)在腔外殼中的允許電磁場從外部源施加到腔的孔。在本實(shí)施例中，這些孔與同軸連接器120、125相匹配，同軸連接器120、125耦合到殼105并被配置為當(dāng)被連接到外部電磁場源時(shí)在腔內(nèi)提供電磁場。通過此種方式，連接器120、125作為器件的電磁場源。外部場源可以包括但是不限制于生成信號的微波電子設(shè)備。
[0023]在示例性實(shí)施例中，器件100進(jìn)一步包括被設(shè)置在殼105之內(nèi)并且在由殼圍著的腔110、115之內(nèi)的量子位130。在本文描述的實(shí)例中，量子位130包括約瑟夫森結(jié)135。圖3不出作為超導(dǎo)transmon型量子位的量子位130的實(shí)例。量子位130包括藍(lán)寶石襯底(可用包括硅的其它襯底)131和兩個(gè)通過短線134連接的薄膜鋁電容襯墊132、133，該短線134被單約瑟夫森結(jié)135中斷?？梢允褂脴?biāo)準(zhǔn)平板印刷技術(shù)利用雙角度蒸發(fā)方法(double-angle evaporation process)制造量子位130。如本文所述,應(yīng)當(dāng)理解,可以實(shí)施其它類型的超導(dǎo)量子位，包括但不限制于相位量子位(phase qubit)、fluxonium量子位、容性分流通量量子位(capacitively shunted flux qubit)或者任何其它稱合到3D腔模式的超導(dǎo)量子位設(shè)計(jì)。進(jìn)一步，應(yīng)當(dāng)理解，可以實(shí)施不基于約瑟夫森結(jié)而是基于除了別的之外的量子點(diǎn)、納米線、非線性薄膜或者電子或者核自旋或者其集合的其它類型的量子位。
[0024]量子位130可以被視為帶有相關(guān)聯(lián)的偶極子力矩矢量的偶極子。其與殼105的腔的相互作用的強(qiáng)度主要由在量子位130的位置處的偶極子力矩矢量與電場矢量的點(diǎn)乘確定。這樣，可以使用相對于感興趣的模式的電場分布的量子位130位置和取向的調(diào)整，來調(diào)整量子位-腔耦合的強(qiáng)度。故此，通過在腔模式和量子位130之間的強(qiáng)耦合，腔可以支持多個(gè)電磁模式。在示例性實(shí)施例中，通過連接器120、125而連接的電磁場源被配置為用以在腔之內(nèi)誘導(dǎo)場，該場產(chǎn)生量子位130的本征態(tài)的測量。另外，電磁場源被配置為用以誘導(dǎo)本征態(tài)之間的躍遷。故此，量子位130具有相關(guān)的躍遷頻率，該躍遷頻率能夠使得量子位130在被施加的電磁場誘導(dǎo)時(shí)在本征態(tài)之間躍遷。
[0025]在示例性實(shí)施例中，第一半殼106進(jìn)一步包括凹穴140、145，量子位130附著在凹穴之中。通過此種方式，量子位130被凹陷，從而在器件100被組裝時(shí)，它具有余隙(clearance)。此外，以這樣的方式形成兩個(gè)半腔110、115,在各自的半殼106、107中形成的每個(gè)腔的深度和形狀為彼此間大體相同，通過機(jī)械和電接觸設(shè)置半殼106、107以及由此的半腔110、115產(chǎn)生組裝狀態(tài)下的沿對稱軸被二分的腔，此對稱符合凹穴140、145容納芯片的要求。如本文所述，在組裝狀態(tài)中，將量子位130設(shè)置在所得到的內(nèi)部腔中。在示例性實(shí)施例中，通過量子位芯片或者襯底131與在凹穴140、145的位置處的殼的機(jī)械和熱接觸，將量子位130機(jī)械和熱耦合到殼105?？梢赃M(jìn)一步通過任何合適的耦合材料將量子位130耦合到殼，該耦合材料在操作溫度下產(chǎn)生可靠的熱和機(jī)械接觸。如本文所述，可以將整個(gè)器件100冷卻到合適的低溫溫度。本文所描述的在殼105和量子位130之間的熱耦合允許量子位達(dá)到希望的低溫操作溫度。
[0026]如本文所述，殼105是由體OFHC銅加工而成。沿著對稱面，第一半殼106和第二半殼107將具有導(dǎo)電壁的腔(通過第一半腔110和第二半腔115)分開。選擇分開面以便耦合到量子位并被用以控制和測量量子位的本征模式不包括跨該分開面的表面電流。對于相關(guān)本征模式，在通過半腔110、115形成的腔的內(nèi)壁上流動(dòng)的表面電流垂直于這樣的面，在該面處半殼106、107在組裝狀態(tài)下接觸。
[0027]在示例性實(shí)施例中描述的OFHC銅腔具有被測量為在IOmK下約10000的品質(zhì)因子，與歸因于銅的有限表面電導(dǎo)率的已知限制相一致。如本文進(jìn)一步所述，量子位130被設(shè)置在第一半殼106上的凹穴140、145中，并且在殼105中圍住的體積中心。第二半殼107被封閉在量子位130的頂上。圖4不出不例性的量子電子電路系統(tǒng)400。圖4不出第一半殼106和第二半殼107包括孔150，通過該孔150諸如但是不限于螺絲的適合的緊固件155將器件100機(jī)械地固定到金屬部分405，該金屬部分405與提供本文所述低溫溫度的稀釋制冷機(jī)或者相似設(shè)備的最低溫度階段相關(guān)聯(lián)。附加的孔151可以被包括在第一半殼106和第二半殼107上，以便在將殼105附著到金屬部分405之前，組裝第一半殼106和第二半殼107。金屬部分405包括用以接收緊固件155的孔410。第一半殼106和第二半殼107的緊固產(chǎn)生在量子位130和殼105之間的連續(xù)金屬接觸。當(dāng)在IOmK下測量時(shí)，器件100產(chǎn)生多達(dá)95微秒的量子相干時(shí)間T2*。
[0028]在示例性實(shí)施例中，可以在半腔110、115中作為諸如鋁的超導(dǎo)材料的薄層(?I微米)鍍敷非超導(dǎo)表面。通過此種方式，因?yàn)榘霘?06、107仍大多是OHFC銅，半腔110、115仍被良好地?zé)峄胶獾较♂屩评錂C(jī)的溫度，并且超導(dǎo)材料的薄層足夠薄，不會(huì)有大的熱阻抗。通過半腔110、115的鍍敷，大的多的品質(zhì)因子Q= 10000是可能的。應(yīng)當(dāng)理解，除了鍍敷之外的其它方法也可能用以產(chǎn)生超導(dǎo)材料的薄層。還應(yīng)當(dāng)理解，采用諸如金的非超導(dǎo)材料的其它鍍敷可能足以獲得高于Q?10000的品質(zhì)因子。
[0029]從器件100和系統(tǒng)400能得出其它若干觀察。第一，電磁模式占據(jù)主要由用在殼105之內(nèi)的腔限定的自由空間(除量子位襯底131以外)構(gòu)成的區(qū)域。可以用通過麥克斯韋方程和/或用電磁仿真的分析處理，來預(yù)測和理解包括但不限制于本征模式頻率、品質(zhì)因子和物理場構(gòu)造的腔的物理性質(zhì)。例如，測量表明直到為27GHz的最大特征頻率，模式被完全控制。僅理解并可預(yù)測的占據(jù)自由空間的模式的存在意味著在系統(tǒng)之內(nèi)可能的損耗源遠(yuǎn)比平面幾何形狀中的可能的損耗源更受限。通過將量子位130放在腔的里面，除電磁場模式以外，還可以調(diào)整與量子位相關(guān)聯(lián)的電磁場的分布和位置。應(yīng)當(dāng)理解，必須進(jìn)行對量子位電容的幾何形狀的恰當(dāng)?shù)男薷?，以獲得對于量子位本征模式和量子位-腔耦合都合適的電容。
[0030]在示例性實(shí)施例中，如本文所述,通過量子位電路到腔壁的電容實(shí)施量子位130到半腔115的耦合。通過用連接器120、125將電磁場施加到腔以及觀測反射的或者發(fā)送的信號，進(jìn)行量子位130的測量，該信號的振幅和相位受量子位130的本征態(tài)影響。在示例性實(shí)施例中，應(yīng)當(dāng)理解，不存在量子位到電磁場連接器的直接耦合，或者此種耦合比通過腔的基本模式的耦合弱得多。換而言之，不存在有意義的量子位電路到電磁場連接器120、125的直接電容或者電感。通過附著有量子位的共振腔110、115的本征模式調(diào)解和過濾量子位與殼105外的電磁環(huán)境的所有互相作用。
[0031]如本文所述，共振器提供帶有傳導(dǎo)壁的三維空體積。體積支持耦合到量子位130的電磁場本征模式。通過在所需的操作溫度下被熱化正常金屬部分直接接觸量子位130。金屬部分的實(shí)施克服使用超導(dǎo)部分形成共振器的熱導(dǎo)率損耗的問題。在低于躍遷溫度的溫度下的超導(dǎo)體的熱導(dǎo)率可以比在相同溫度下的高純度正常金屬的熱導(dǎo)率小很多個(gè)數(shù)量級。
[0032]在示例性實(shí)施例中，器件100可以通過從正常金屬(排除量子位襯底131和量子位130)整個(gè)構(gòu)造殼105，實(shí)施熱化所需的正常金屬部分。在其它實(shí)施例中，量子位絕緣襯底131可以被機(jī)械地接觸，并由此熱耦合到僅為較小的正常金屬部分，此較小的正常金屬部分進(jìn)入另外的超導(dǎo)3D腔，并且此正常金屬部分在希望的操作溫度下進(jìn)而熱耦合到儲器。此外，可以從正常金屬整個(gè)產(chǎn)生殼105，并且隨后在其內(nèi)壁上(除了在其中附著芯片的凹穴140、145處的芯片位置外)涂覆超導(dǎo)材料的薄膜。通過此種方式，主要用超導(dǎo)表面將腔110、115結(jié)合，而在140、145處的在芯片和殼之間的接觸點(diǎn)仍是正常金屬，并且在希望的操作溫度下在量子位芯片131和儲器之間形成連續(xù)的正常金屬線路。金屬直接在量子位襯底131上的實(shí)施解決了量子位和量子位襯底的熱化問題，而無需消除具有主要超導(dǎo)的腔時(shí)的特定特性。該特性包括實(shí)現(xiàn)高得多的本征腔品質(zhì)因子(例如，已測的鋁腔的Q高達(dá)440萬)的可能性和屏蔽量子位與來自外部產(chǎn)生的磁場的變化。不考慮實(shí)施方式，正常金屬形成在已知和希望的操作溫度下將芯片連接到儲器的不中斷路徑。
[0033]本文所使用的術(shù)語僅用于描述特定的實(shí)施例，不旨在限制本發(fā)明。如本文所用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”、“所述”也旨在包括復(fù)數(shù)形式，除非文中另有明確說明。要進(jìn)一步理解，在本說明書中使用的用語“包括”和/或“包含”詳述所述特征、整數(shù)(integers)、步驟、操作、元素和/或部件的存在，但不排除一個(gè)或者多個(gè)其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元素部件和/或其組。
[0034]下面權(quán)利要求中的相應(yīng)的結(jié)構(gòu)、材料、作用及所有裝置或步驟加上功能元件的等價(jià)物，均旨在包括用于與其它具體要求保護(hù)的要求權(quán)利的元素相結(jié)合執(zhí)行功能的任何結(jié)構(gòu)、材料或者作用。已經(jīng)介紹的本發(fā)明的描述用于說明和描述目的，并非旨在窮盡的或限制于所公開形式的發(fā)明。在不脫離本發(fā)明的范圍和精神下的很多修改和變化對本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。選取和描述實(shí)施例以便最佳解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，以及使得本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明針對所想到的適于特定應(yīng)用的各種修改的各種實(shí)施例。
[0035]本文描繪的流程圖僅為一個(gè)實(shí)例?？梢栽诓幻撾x本發(fā)明的精神的條件下，存在對本文中的圖或者步驟(或者操作)的多種變化。例如，可以用不同的順序進(jìn)行步驟，或者添力口、刪除或者修改步驟。所有的這些變化都被視為所要求保護(hù)的發(fā)明的一部分。
[0036]已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，要理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員，現(xiàn)在或者將來，可以進(jìn)行落入所附權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)的各種改進(jìn)和提高。這些權(quán)利要求將解釋為對前述本發(fā)明提供合適保護(hù)。
【權(quán)利要求】
1.一種量子電子電路器件，包括: 具有內(nèi)部共振腔的殼； 被設(shè)置在所述內(nèi)部共振腔的體積之內(nèi)的量子位；以及 非超導(dǎo)金屬材料，其被機(jī)械和熱耦合到在所述內(nèi)部共振腔之內(nèi)的所述量子位，并且連續(xù)地延伸到所述殼的外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述殼包括第一半殼和第二半殼。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的器件，其中，所述第一半殼包括第一半腔并且所述第二半殼包括第二半腔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的器件，其中，通過所述第一半腔和所述第二半腔形成所述共振腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中所述量子位被設(shè)置在襯底上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的器件，還進(jìn)一步包括被設(shè)置在所述第一半殼和第二半殼中的至少一個(gè)上的凹穴。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的器件，其中，所述襯底被設(shè)置在所述凹穴中，并且被機(jī)械和電耦合到所述非超導(dǎo)金屬材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求 1的器件，進(jìn)一步包括在所述殼中的孔，所述孔被配置為耦合到電磁場源或者源連接器。
9.根據(jù)權(quán)利要I的器件，其中，所述非超導(dǎo)金屬材料為在低溫溫度下的良好熱導(dǎo)體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中，所述殼至少部分地為所述非超導(dǎo)金屬材料。
11.一種量子電子電路系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 具有內(nèi)部共振腔的殼； 被設(shè)置在所述共振腔的體積之內(nèi)的量子位； 制冷系統(tǒng)，其提供熱儲到所述腔殼并被熱耦合到所述腔殼；以及非超導(dǎo)金屬材料，其被機(jī)械和熱耦合到在所述內(nèi)部共振腔之內(nèi)的所述量子位，并且連續(xù)地延伸到所述殼的外部。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中，所述殼包括第一半殼和第二半殼。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中，所述第一半殼包括第一半腔并且所述第二半殼包括第二半腔。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中，通過所述第一半腔和所述第二半腔形成所述共振腔。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中，所述量子位被設(shè)置在襯底上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括被設(shè)置在所述第一半殼和第二半殼中的至少一個(gè)上的凹穴。
17.根據(jù)權(quán)利要16的系統(tǒng)，其中，所述襯底被設(shè)置在所述凹穴中并被機(jī)械和電耦合到所述非超導(dǎo)金屬材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，進(jìn)一步包括在所述殼中的孔，所述孔被配置為耦合到電磁場源或者源連接器。
19.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中，所述非超導(dǎo)金屬材料為在低溫溫度下的良好熱導(dǎo)體。
20.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中，所述殼至少部分地為所述非超導(dǎo)金屬材料。
21.一種量子電子電路器件，包括: 具有內(nèi)部共振腔的超導(dǎo)殼； 被設(shè)置在所述內(nèi)部共振腔的體積之內(nèi)的量子位；以及 非超導(dǎo)金屬材料，被機(jī)械和熱耦合到所述內(nèi)部共振腔之內(nèi)的所述量子位，并且連續(xù)地延伸到所述殼的外部。
22.—種量子電子電路系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 具有內(nèi)部共振腔的超導(dǎo)殼； 被設(shè)置在所述內(nèi)部共振腔的體積之內(nèi)的量子位； 制冷系統(tǒng)，提供熱儲到所述腔殼并被熱耦合到所述腔殼；以及非超導(dǎo)金屬材料，被機(jī)械和熱耦合到在所述內(nèi)部共振腔之內(nèi)的所述量子位，并且連續(xù)地延伸到所述殼的外部。
23.一種量子電子電路器件，所述器件包括: 具有內(nèi)部共振腔的非超導(dǎo)金屬殼，所述內(nèi)部共振腔具有超導(dǎo)材料的層；以及 被設(shè)置在所述內(nèi)部共振腔的體積之中的量子位， 其中，所述非超導(dǎo)金屬殼被機(jī)械和熱耦合到在所述內(nèi)部共振腔之內(nèi)的所述量子位，并且連續(xù)地延伸到所述殼的外部。
【文檔編號】G11C11/44GK104081464SQ201280068373
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月31日
【發(fā)明者】S·波萊托, C·T·里格蒂, M·斯蒂芬 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司