超导量子芯片约瑟夫森结结电阻的电阻调控方法及装置与流程

本发明涉及超导量子计算领域，更具体地涉及一种超导量子芯片约瑟夫森结结电阻的电阻调控方法及装置。

背景技术：

1、量子信息的大规模处理是量子科学中一大挑战，也是国家需要的战略科学发展前沿。目前量子计算机已经有许多实际应用，包括估计化合物的基态能量和完善机器学习、大数据分析和人工智能等方面。而量子计算机性能的实现需要在量子芯片上构建大规模的量子比特线路，因此扩大量子比特数目是目前量子计算机面临的任务。在扩大量子比特电路规模中，必须要保持量子比特门高保真度、高量子比特连接性和低串扰误差。

2、在量子计算系统中，使用量子纠错算法，可最大限度地减少“频率碰撞”的概率，使保真度达到运算的要求，从而最大限度地减少量子比特频率误差。然而，目前最佳的量子比特频率误差为0.25-0.5％，用于千级比特以上超导量子芯片时仍难以满足实际需求。因此如何高效地降低量子比特频率误差是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、基于以上技术问题，本发明的主要目的在于提出一种超导量子芯片约瑟夫森结结电阻的电阻调控方法及装置，用于解决以上技术问题的至少之一。

2、本公开的一个方面提供了一种超导量子芯片约瑟夫森结结电阻的电阻调控方法，包括：获取约瑟夫森结结电阻的目标电阻值，目标电阻值用于调节超导量子芯片的量子比特频率的偏差；获取约瑟夫森结结电阻的第一电阻值，第一电阻值为约瑟夫森结结电阻在第一温度下的电阻值，第一温度为10°～30°；以及在第一电阻值不等于目标电阻值的情况下，对约瑟夫森结结电阻进行激光辐照，以使第一电阻值等于目标电阻值。

3、在本公开的一些实施例中，对约瑟夫森结结电阻进行激光辐照，以使第一电阻值等于目标电阻值包括：对约瑟夫森结结电阻进行激光辐照后，测量约瑟夫森结结电阻的第一电阻值；以及在第一电阻值不等于目标电阻值的情况下，再次对约瑟夫森结结电阻进行激光辐照。

4、在本公开的一些实施例中，对约瑟夫森结结电阻进行激光辐照，以使第一电阻值等于目标电阻值还包括：基于激光退火装置对约瑟夫森结结电阻进行激光辐照；以及调整激光退火装置的激光功率和辐照时间以改变约瑟夫森结结电阻的第一电阻值。

5、在本公开的一些实施例中，获取约瑟夫森结结电阻的第一电阻值包括：基于四探针测量系统测量约瑟夫森结结电阻的第一电阻值。

6、在本公开的一些实施例中，获取约瑟夫森结结电阻的目标电阻值包括：建立量子比特频率与约瑟夫森结结电阻的电阻值的关系式，并基于关系式确定目标电阻值。

7、在本公开的一些实施例中，建立量子比特频率与约瑟夫森结结电阻的电阻值的关系式包括：基于公式：建立关系式，其中，ej为约瑟夫森结的结能量，ec为约瑟夫森结的电容能量，f为量子比特频率，h为普朗克常量，c为约瑟夫森结的电容，e为自然常数，δ为约瑟夫森结的能量间隙，ic为约瑟夫森结的临界电流，rn为约瑟夫森结结电阻的电阻值。

8、在本公开的一些实施例中，调整激光退火装置的激光功率和辐照时间以改变约瑟夫森结结电阻的第一电阻值包括：调整激光功率和辐照时间以加热约瑟夫森结结电阻使所述激光退火装置的激光对所述约瑟夫森结结电阻的周边环形区域进行辐照，进而修正约瑟夫森结结电阻的电阻值。

9、在本公开的一些实施例中，基于激光退火装置对约瑟夫森结结电阻进行激光辐照包括：基于激光退火装置的波片和激光偏振控制激光功率。

10、在本公开的一些实施例中，基于激光退火装置对约瑟夫森结结电阻进行激光辐照还包括：基于激光退火装置的快门控制辐照时间。

11、本公开的另一个方面提供了一种超导量子芯片约瑟夫森结结电阻的电阻调控装置，包括第一模块，用于获取约瑟夫森结结电阻的目标电阻值，目标电阻值用于调节超导量子芯片的量子比特频率的偏差；第二模块，用于获取约瑟夫森结结电阻的第一电阻值，第一电阻值为约瑟夫森结结电阻在第一温度下的电阻值，第一温度为10°～30°；以及第三模块，用于在第一电阻值不等于目标电阻值的情况下，对约瑟夫森结结电阻进行激光辐照，以使第一电阻值等于目标电阻值。

技术特征：

1.一种超导量子芯片约瑟夫森结结电阻的电阻调控方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述约瑟夫森结结电阻进行激光辐照，以使所述第一电阻值等于所述目标电阻值包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述约瑟夫森结结电阻进行激光辐照，以使所述第一电阻值等于所述目标电阻值还包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述约瑟夫森结结电阻的第一电阻值包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取约瑟夫森结结电阻的目标电阻值包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立所述量子比特频率与所述约瑟夫森结结电阻的电阻值的关系式包括：

7.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述调整所述激光退火装置的激光功率和辐照时间以改变所述约瑟夫森结结电阻的第一电阻值包括：

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于激光退火装置对所述约瑟夫森结结电阻进行激光辐照包括：

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于激光退火装置对所述约瑟夫森结结电阻进行激光辐照还包括：

10.一种基于权利要求1～9任意一项所述的超导量子芯片约瑟夫森结结电阻的电阻调控装置，包括：

技术总结
一种超导量子芯片约瑟夫森结结电阻的电阻调控方法，包括：获取约瑟夫森结结电阻的目标电阻值，目标电阻值用于调节超导量子芯片的量子比特频率的偏差；获取约瑟夫森结结电阻的第一电阻值，第一电阻值为约瑟夫森结结电阻在第一温度下的电阻值，第一温度为10℃～30℃；以及在第一电阻值不等于目标电阻值的情况下，对约瑟夫森结结电阻进行激光辐照，以使第一电阻值等于目标电阻值。本公开的电阻调控方法能够定向调整结电阻的阻值，从而有效降低量子比特频率误差。

技术研发人员：宿非凡,李宇怀,庄世昌,邓辉,严凯,荣皓,张海斌,曹思睿,李渊,朱晓波,彭承志,潘建伟
受保护的技术使用者：合肥国家实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/5/19