超导量子计算芯片用低温封装结构研究

秦智晗 ( 1中国电子科技集团公司第四十三研究所 微系统安徽省重点实验室2中国电子科技集团公司第四十三研究所 )

芮金城 ( 1中国电子科技集团公司第四十三研究所 微系统安徽省重点实验室2中国电子科技集团公司第四十三研究所 )

汪 冰 ( 1中国电子科技集团公司第四十三研究所 微系统安徽省重点实验室2中国电子科技集团公司第四十三研究所 )

https://doi.org/10.37155/2717-5197-0403-66

Abstract

超导量子计算芯片是超导量子计算机的关键部件,为了实现其核心的量子纠错算法,达到稳定工作的状 态,需要芯片上的物理量子比特的退相干时间足够长,也需要容纳足够多的比特数量。超导量子芯片比特数量的提升 导致量子芯片尺寸、架构、引出方式等发生较大变化,对其封装设计带来挑战。为了解决上述问题,针对20比特以上 的超导量子计算芯片应用需求,本文通过分析封装设计应用需求、传输端口及互连设计、三维结构设计、工艺设计等 步骤,设计了一种超导量子计算芯片用低温封装结构,通过微波仿真等手段,确保其能够满足量子芯片引出端数量、 驻波、隔离度等技术要求,并通过低温试验对其性能进行了验证。

Keywords

超导量子比特;低温封装;封装结构;量子信息

Full Text

PDF

References

[1] 刘强. 超导量子器件的制备与可护展封装方案的研
究 [D]. 南京: 南京大学, 2017.
[2] 余玄, 陆新, 奚军, 等. 基于约瑟夫森结的超导量子
芯片进展概述 [J]. 计算机工程, 2018.
[3] 陈劲丹. 超导约瑟夫森量子比特中的相干量子调控
[D]. 南京: 南京大学, 2011.
[4] 熊康林, 冯加贵, 郑亚锐, 等. 超导量子电路材料
[J]. 科学通报, 2022, 67(2): 20.
[5] J. Kelly, R. Barends, A. G. Fowler, et al., State
preservation by repetitive error detection in a superconducting
quantum circuit [J]. Nature, 2015, 519: 66-69.
[6] SAVAGE N. Quantum computers compete for
"supremacy" [J]. Scientific American, 2018, 27: 108-11.
[7] 郭光灿, 陈以鹏, 王琴. 量子计算机研究进展 [J]. 南
京邮电大学学报(自然科学版), 2020, 40(5): 8.
[8] 杨真. 超导量子比特器件制备与测控 [D]. 南京: 南
京大学, 2019.
[9] 张珂. 超导量子器件制备及工艺研究 [D]. 南京: 南
京大学, 2017.
[10] 金贻荣. 超导与量子计算 [J]. 自然杂志, 2020,
42(4):10.
[11] 李贺康. 超导量子计算相关器件的制备工艺研究
[D]. 北京: 中国科学院大学, 2019.
[12] 张媛, 周强, 张扬. 量子计算机进入2.0时代[J]. 科
学中国人, 2021(33):2.
[13] 吴桐. 基于约瑟夫森结的超导量子器件制备[D].
黑龙江: 哈尔滨工业大学, 2019.
[14] 孔伟成. 基于transmon qubit的量子芯片工作环境
的研究与优化 [D]. 合肥: 中国科学技术大学, 2018.
[15] J. Wenner, M. R, Neeley, et al., Wirebond crosstalk
and cavity modes in large chip mounts for superconducting
qubits [J]. Supercond. Sci. TechnoL. 2011, 24: 065001.

Copyright © 2022 秦智晗,芮金城,汪 冰 Creative Commons License Publishing time:2022-03-31
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License