具有减少的远场辐射的对称量子位

技术领域

本发明涉及量子计算，并且更具体地，涉及促进量子计算机的量子位设计和制造的技术。

背景技术

随着计算机技术的进步和传统计算设备在物理规模上的缩小，越来越多的兴趣已经被放在量子计算上作为一种技术，通过该技术计算技术可以继续前进超过传统计算机的物理限制。量子计算机可以通过超导量子逻辑电路来操作，该超导量子逻辑电路可以包括由量子总线链接的量子位阵列。可以利用的一类量子位是transmon量子位，它是由Koch等人所讨论的，“源于库珀对盒的电荷不敏感量子位设计”，Phys.Rev.A76,042319(2007)。正如Koch等人所讨论的，“[a]transmon由两个超导岛组成，这些超导岛通过两个约瑟夫逊结耦接，但与其余电路隔离。”。Koch等人进一步讨论了transmon包括“两个超导体通过一个大电容CB的分流连接，伴随栅极电容Cg的类似增加”。

与transmon量子位相关联的电容可以导致辐射损耗以及单独量子位与从各个量子位发射的远场辐射之间的串扰，这两者都可能对量子位电路尺寸和效率具有不利影响。Abraham等人在“在芯片上对称放置元件以减少芯片模式引起的串扰”，美国专利第8,972,921号中讨论了用于降低不同量子位之间的串扰的技术。Abraham等人讨论了经由如下减少量子位间串扰：

一种芯片，包括在衬底上彼此成镜像布置的两个电路。每个电路...包括三个量子位，通过微波脉冲与存储RF能量的微波谐振器或谐波振荡器的相互作用，微波脉冲询问所述量子位。该电路还各包括五个端口，通过这些端口引入驱动信号并接收该电路的输出信号”

(省略了参考数字)。然而，关于由单个量子位发射的远场辐射，在本领域中存在对通过减少所述辐射来改进多量子位电路的尺寸和效率的技术的需要。

发明内容

以下呈现概述以提供对本发明的一个或多个实施例的基本理解。本概述不旨在标识关键或重要元素，或描绘特定实施例的任何范围或权利要求的任何范围。其唯一目的是以简化形式呈现概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。

根据本发明实施例，量子位装置可以包括位于该量子位装置的限定位置周围的第一组超导电容器焊盘，其中该第一组超导电容器焊盘包括具有第一极性的两个或更多个超导电容器焊盘。该量子位装置还包括第二组超导电容器焊盘，该第二组超导电容器焊盘被定位在该量子位装置的限定位置周围、与该第一组超导电容器焊盘处于一种交替的安排中，其中该第二组超导电容器焊盘包括具有与该第一极性相反的第二极性的两个或更多个电容器焊盘。除了其他优点之外，根据该实施例的量子位装置具有减小的远场辐射和减小的量子位装置尺寸的优点。

在本发明的某些实施例中，该量子位装置可以额外地包括第一组连接器和第二组连接器，该第一组连接器电气地耦联该第一组超导电容器焊盘中相应的超导电容器焊盘，该第二组连接器电气地耦联该第二组超导电容器焊盘中相应的超导电容器焊盘。该第一组结和该第二组结在所述限定的位置周围可以是旋转对称的，从而导致该量子位装置的改进的结构完整性。同样或可替代地，该量子位装置可以进一步包括形成在该第一组连接器的表面的至少一部分上的一个氧化物壁垒，并且第二组连接器的至少一部分可以形成在氧化物阻挡层的与第一组连接器相对的表面上，由此在该第一组连接器与该第二组连接器之间限定了可以具有增加的机械稳定性的一个约瑟夫逊结，除了其他优点之外。该量子位装置还可以包括在该第一组超导电容器焊盘和该第二组超导电容器焊盘的相应超导电容器焊盘之间形成的相应电容器间隙，其中这些电容器间隙的尺寸可以随着这些电容器间隙的尺寸对辐射损耗的影响的减小而增加。该量子位装置可以额外地包括多个相应的耦接焊盘，这些耦接焊盘被定位为与该第一组超导电容器焊盘或该第二组超导电容器焊盘中的至少一个的相应的电容器焊盘相邻，除其他优点之外，这可以导致量子位到量子位的耦接的减小以及总的量子位电路尺寸的减小。相应的耦接焊盘可与例如总线谐振器或读出谐振器中的至少一个相关联。

根据本发明的另一个实施例，量子位装置可以包括第一组连接器，该第一组连接器电耦联定位在该量子位装置的限定的位置周围的第一超导电容器焊盘。该量子位装置还可以包括第二组连接器以及一个约瑟夫逊结，该第二组连接器对定位在该量子位装置的限定位置周围的第二超导电容器焊盘进行电耦接，该约瑟夫逊结形成在该第一组连接器与该第二组连接器之间。除了其他优点之外，根据该实施例的量子位装置具有减小的远场辐射和减小的量子位装置尺寸的优点。

在本发明的某些实施例中，第一超导电容器焊盘可以具有第一极性，第二超导电容器焊盘可以具有与该第一极性相反的第二极性，并且该第一超导电容器焊盘和该第二超导电容器焊盘可以被定位在该量子位装置的限定位置周围的一种交替安排中，导致电容器焊盘对辐射损耗的贡献减小。在其他实施例中，氧化物阻挡部可以形成在第一组连接器的表面的至少一部分上，并且第二组连接器的至少一部分可以形成在氧化物阻挡层的与第一组连接器相对的表面上，由此在该第一组连接器与该第二组连接器之间限定该约瑟夫逊结并且改进该约瑟夫逊结的机械稳定性。该第一组连接器和该第二组连接器可以是关于该限定的位置旋转对称的，从而导致该量子位装置的改进的结构完整性。该量子位装置可以进一步包括多个相应的耦接焊盘，这些耦接焊盘被定位为与这些第一超导电容器焊盘或这些第二超导电容器焊盘中的相应的一些相邻，除其他优点之外，这可以导致量子位到量子位的耦接的减小以及总的量子位电路尺寸的减小。

根据本发明的另一个实施例，一种方法可以包括：形成第一组连接器，该第一组连接器将定位在超导金属层的限定位置周围的第一超导电容器焊盘电耦接，氧化所述第一组连接器的表面，产生被氧化的连接器层，以及形成第二组连接器，该第二组连接器电耦接位于超导金属层的限定位置周围的第二超导电容器焊盘。该第二组连接器的至少一部分可以形成在该氧化的连接器层上，从而在该氧化的连接器层处在该第一组连接器与该第二组连接器之间产生一个约瑟夫逊结。根据这个实施例的方法具有制造量子位装置的优点，这些量子位装置具有减小的远场辐射和减小的量子位大小以及其他优点。

在本发明的某些实施例中，该第一组连接器和该第二组连接器可以包括铝并且该约瑟夫逊结可以包括氧化铝，从而导致装置制造和用于制造的材料的改进的简单性。该方法可以进一步包括在该超导金属层中蚀刻相应的电容器间隙，其中这些相应的电容器间隙限定了该第一超导电容器焊盘和该第二电容器焊盘，这可以类似地导致装置制造的改进的简单性。该方法可以另外包括对该第一组连接器或该第二组连接器中的至少一个进行底切，由此减少这些电容器间隙和超导电容器焊盘的中心部分对装置能量损失的贡献。该方法还可以包括在该超导金属层中蚀刻与该第一超导电容器焊盘或该第二超导电容器焊盘中的相应超导电容器焊盘相邻的相应耦接焊盘，这可以导致量子位到量子位的耦接的减小以及总的量子位电路尺寸的减小以及其他优点。

根据本发明的一个额外的实施例，一个量子位装置可以包括定位在该量子位装置的一个限定的位置周围的多个超导电容器焊盘，其中定位在该量子位装置的限定位置周围的该多个超导电容器焊盘的相应超导电容器焊盘具有在第一极性与第二极性之间交替的相应极性，该第二极性与该第一极性相反，以及一个气桥结构，该气桥结构电耦接该多个超导电容器焊盘中具有相同极性的相应超导电容器焊盘。除了其他优点之外，根据该实施例的量子位装置具有减小的远场辐射和减小的量子位尺寸的优点。

在本发明的某些实施例中，该量子位装置可以包括一个约瑟夫逊结，该约瑟夫逊结形成在具有该第一极性的至少一个第一超导电容器焊盘与具有该第二极性的一个第二超导电容器焊盘之间，除其他优点之外，这可以产生一个高效的并且机械稳定的约瑟夫逊结。该空气桥结构可以被悬置在距该量子位装置的一个基板的一个非零距离处，并且对该多个超导电容器焊盘中具有该第一极性的相应的第二超导电容器焊盘进行电耦接，并且该量子位装置可以进一步包括与该量子位装置的衬底相邻的一个连接结构，该连接结构将该多个超导电容器焊盘中具有该第二极性的多个相应的第一超导电容器焊盘电联接。通过悬挂空桥结构，量子位装置可以具有量子位装置的中心部分对能量损耗的贡献减小的优点，以及其他优点。该量子位装置可以进一步包括在该多个超导电容器焊盘的相应超导电容器焊盘之间形成的多个电容器间隙，其中这些电容器间隙的尺寸可以随着这些电容器间隙的尺寸对辐射损耗的影响的减小而增加。该量子位装置可以额外地包括与该多个超导电容器焊盘中相应的超导电容器焊盘相邻定位的相应的耦接焊盘，其中这些相应的耦接焊盘与一个总线共振器或者一个读出共振器中的至少一个相关联，这可以导致量子位到量子位的耦接的减小以及总的量子位电路尺寸的减小以及其他优点。

根据本发明的又另一个实施例，一种方法可以包括：在沉积到介电材料上的超导金属层中蚀刻相应的电容器间隙，这些相应的电容器间隙形成定位在该超导金属层的一个限定位置周围的多个超导电容器焊盘，其中，定位在所述超导金属层的所述限定位置周围的所述多个超导电容器焊盘的相应超导电容器焊盘具有在第一极性和与所述第一极性相反的第二极性之间交替的相应极性。该方法可以进一步包括形成一个气桥结构，该气桥结构电耦接该多个超导电容器焊盘中具有相同极性的相应超导电容器焊盘。根据本实施例的方法具有制造具有减少的远场辐射的量子位装置的优点，以及其他优点。

在本发明的某些实施例中，该方法还可以包括在至少具有该第一极性的第一超导电容器焊盘与具有该第二极性的第二超导电容器焊盘之间形成一个约瑟夫逊结，在该氧化的连接器层处在该第一组连接器与该第二组连接器之间产生一个约瑟夫逊结，除其他优点之外，这可以导致一个有效并且机械稳定的约瑟夫逊结。形成该气桥结构可以包括在该电介质材料上形成一个连接结构，该连接结构电耦接该多个超导电容器焊盘中具有该第一极性的相应超导电容器焊盘，将该气桥结构形成在该介电材料上，该气桥结构电气连接该多个超导电容器焊盘中具有该第二极性的相应超导电容器焊盘，以及底切所述空桥结构，从而从所述介电材料释放所述空桥结构，并且减少所述量子位装置的中心部分对能量损耗的贡献，除了其他优点之外。

附图说明

图1是根据本发明一个或多个实施例的具有减少的远场辐射的对称量子位装置的示意图。

图2是根据本发明的不同实施例的一种量子位装置的示意图，该量子位装置具有相应的多组结。

图3是根据本发明的不同实施例的一种量子位装置的示意图，该量子位装置具有相应的耦接焊盘。

图4-8是示出根据本发明的不同实施例用于制造具有减少的远场辐射的对称量子位的相应工艺步骤的图。

图9是根据本发明的一个或多个实施例的具有减少的远场辐射的替代性对称量子位装置的示意图。

图10是根据本发明的不同实施例的一种量子位装置的示意图，该量子位装置具有相应的多组连接器。

图11-13是示出根据本发明的不同实施例用于制造具有减少的远场辐射的对称量子位的相应的替代工艺步骤的图。

图14是根据本发明的不同实施例可以采用的一个替代的四极量子位的示意图。

图15是根据本发明的不同实施例可以采用的一个替代的六极量子位的示意图。

图16-17是根据本发明一个或多个实施例的有助于制造具有减少的远场辐射的对称量子位的相应方法的流程图。

具体实施方式

以下详细说明仅是说明性的并且不旨在限制本发明的实施例和/或其应用或用途。此外，没有意图被在前面的背景技术或概述部分中或在具体实施方式部分中呈现的任何表达或暗示的信息所约束。

现在参考附图描述本发明的一个或多个实施例，其中，贯穿全文，相同的参考标号用于指代相同的元件。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对这些实施例的更透彻的理解。然而，显而易见的是，在各种情况下，可以在没有这些具体细节的情况下实践实施例。此外，应当理解，由附图描绘的各个元件相对于相同附图和/或不同附图的其他元件未按比例示出，并且在适当的情况下，由附图描绘的某些元件已被放大、缩小和/或重新定位以促进本发明的实施例的更清楚说明。

现在参照附图，图1示出了有助于减少的远场辐射的量子位装置100的示意图。量子位装置100包括第一组超导电容器焊盘110和第二组超导电容器焊盘112。为了简洁起见，超导电容器焊盘110、112在此还被简称为“焊盘”或“电容器焊盘。”第一组焊盘110和第二组焊盘112可以分别位于量子位装置100的一个限定的位置周围。焊盘110、112以大致圆形的形式布置，并且焊盘110、112所围绕的限定位置是该形式的中心。也可以使用其他形式和/或位置定义。

焊盘110、112具有极性，从而使得第一组焊盘110中的相应焊盘具有第一极性(例如，正极性)并且第二组焊盘112中的相应焊盘具有与第一极性相反的第二极性(例如，负极性)。在一个示例中，焊盘110、112可以以给定频率(例如，5GHz)振荡，并且相应的焊盘110、112的极性可以基于相位差来定义。例如，负极性焊盘112可以在相对于正极性焊盘110的半周期、四分之一周期和/或任何其他合适的偏移的相位差下操作。

在另一个方面中，图1所示的量子位装置100可以被安排为一个四极量子位，其中量子位装置100的四个相应的焊盘110、112各自与相应的量子位极点(pole)相关联。这些量子位极点可以与将量子位装置100耦接到总线、读出、其他量子位等相关联地使用。

这些焊盘110、112能够以对称或接近对称的方式安排在量子位装置100内。量子位装置100的这些焊盘110、112被安排为使得它们关于量子位装置100的中心点是旋转对称的。还可以使用其他安排和/或对称性。通过利用设备部件之间的对称性，可以实现各种优点。例如，与量子位装置100相关联的到外部环境的远场辐射可以显著地减少，例如，大约比与常规量子位相关联的辐射少数百倍。另外，在此提供的量子位设计技术可以导致减小的总量子位尺寸、更简化的制造、和/或改进的量子位装置稳定性。进一步地，本文提供的量子位设计技术可以有助于相应总线耦接到一个反焊盘，而不是同一个焊盘，由此还减少总线耦接。作为与在此描述的量子位设计技术相关联的远场辐射的减少的另一个结果，可以将一个多量子位电路中的相应量子位更紧密地放置在一起，由此减小总的量子位电路的尺寸。如本文所述的减少远场辐射可以额外地增加一个相关联的量子位装置的相干性，这进而可以关于多个参数(如焊盘片大小、间隙大小等等)改进量子位设计的灵活性。还可以实现本发明的实施例的其他优点。

虽然量子位装置100被安排成圆形配置，但是应当理解的是，量子位装置100及其相应的焊盘110、112可以具有适合于改善量子位的电容和/或一致性的任何形状，并且可以采用其他形状和/或配置。例如，相应的指可以包括在相应的焊盘110、112中，或者焊盘110、112的形状可以另外被优化用于调整量子位装置100的相干性和/或电容。对量子位装置100的其他调整也是可能的。

接下来参见图2，一个量子位装置200的示意图，该量子位装置具有相应的多组连接器202、204。量子位装置200可以包括多个超导电容器焊盘110、112，这些超导电容器焊盘的极性在第一极性与第二极性之间交替，类似于以上关于图1所说明的那些。量子位装置200可以包括相应的多组连接器202、204，这些连接器对具有相同极性的至少两个焊盘110、112进行电耦接。第一组连接器202可以电耦接电容器焊盘110中具有第一(正)极性的相应电容器焊盘，并且第二组连接器202可以电耦接电容器焊盘112中具有第二(负)极性的相应电容器焊盘。

第一组连接器202和第二组连接器204通过形成在两组连接器202、204之间的氧化物阻挡层在三维空间中分离，例如，在参考图2的页面(page)内或之外，它进而限定了在这些连接器202、204之间的结206(例如，一个约瑟夫逊结)。例如，氧化物阻挡层可以形成在第一组连接器202、204的表面的至少一部分上，例如通过氧化连接器202、204的表面以产生包括金属氧化物层的被氧化的连接器表面。然后，第二组连接器202、204可以形成在与第一组连接器相对的氧化物阻挡层的表面上以限定结206。以下进一步详细描述了用于经由连接器202、204制造结206的技术。

连接器202、204可以关于量子位装置200的相同的限定的位置旋转对称，焊盘110、112相对于该限定的位置被定位。量子位装置200的连接器202、204被定位在量子位装置200的中心周围。然而，应当理解，可以使用其他配置。通过利用多组连接器202、204，例如通过增加连接器202、204在量子位装置200内被物理支撑的位置的数量，可以改进量子位装置200的结构完整性。这进而可以促进在量子位装置200的制造期间增加(更深)的沟槽、改进的量子位装置表面积、和/或其他优点。

这些焊盘110、112能以与以上关于图1所描述的类似的方式在频率上振荡，由此在量子位装置200的焊焊盘110、112之间产生相应的电容。这些电容可以导致经由焊盘110、112的电能的存储以及经由在连接器202、204之间形成的结的磁能的存储，并且这些存储的能量可以被量子位装置200利用以有助于一个或多个量子计算操作的性能。

接下来参见图3，示出了具有相应的耦接焊盘的量子位装置300。除了图1-2所示的电容器焊盘110、112和连接器202、204之外，量子位装置300可以包括与电容器焊盘110、112中的相应电容器焊盘相邻定位的各个耦接焊盘302。在一个方面中，耦接焊盘302可以与总线谐振器和/或读出谐振器相关联，并且促进焊盘110、112中的相应焊盘与相应的量子总线、读出器和/或其他合适的部件之间的连接。

与量子位装置300相关联的耦接焊盘302可以使相应的总线、读出、和/或其他输入和/或输出能够连接到不同的焊盘上。结果，可以减少与将多条总线连接到同一焊盘相关联的串扰。另外，通过使总线能够耦接到一个反焊盘，而不是同一个焊盘，可以减少总的量子位到量子位的耦接和/或总线耦接。还可以实现其他优点。

现在参见图4-7，示出了用于制造具有减少的远场辐射的对称量子位的过程的相应步骤。应当理解，图4-7及其附带的描述仅作为可以使用的量子位制造过程的实例提供，并且其他合适的过程也是可能的。

量子位制造过程可以如图400所示开始，其中量子位装置的结构可以被限定在装置区域内。装置区域可包括例如由超导金属层402覆盖的介电材料。该量子位装置结构可以包括一个或多个谐振器(例如，总线谐振器和/或读出谐振器)和相关联的耦接焊盘。该结构可以进一步包括一个或多个电容器焊盘，该一个或多个电容器焊盘定位在超导金属层402的由相应的电容器间隙404限定的限定位置周围。可以选择电容器间隙404的大小以减少由该量子位装置发射的远场辐射、减少从该量子位装置到外部环境的耦接、优化表面损耗、和/或基于其他标准。

可以使用一种或多种光刻技术在超导金属层402上限定谐振器、耦接焊盘和电容器焊盘。随后，可以通过蚀刻超导金属层402和/或通过其他适当的手段(例如，通过剥离)来去除电容器间隙404和/或该量子位装置的其他部件以获得这些装置结构。在表面制造之后，通过限定连接该量子位装置的相应的电容器焊盘片的连接器502、504，可以如图5中的图表500所示进行量子位装置的制造。连接器502、504可以经由电子束(电子束)光刻被限定在一个量子位装置上，其中铝和/或另一种适合的材料可以参照施加到该量子位装置的受影响的部分上的电子束抗蚀剂沿着针对连接器502、504所指示的线蒸发。例如，可以在连接器502、504的所希望的区域处将电子束抗蚀剂放置在该量子位装置上，以便使在这些区域处的结材料能够蒸发。在一个方面，可以使用具有足够厚度的电子束抗蚀剂来定义连接器502、504，以在制造过程的后续部分期间充当阴影。接下来，样本台可以被对准为沿着一个特定极性，例如，相应于连接器502的极性。一旦该台对准，可以使用掠射角蒸发和/或沉积技术来沉积连接器502。图6中的图解600示出了一个实例，其中连接器502以这种方式在一个第一蒸发级中被完全蒸发到该量子位装置上。如以上指出的，还可以针对连接器502的一部分(例如，一半)来执行图6所示的蒸发步骤。

随后，连接器502的全部或一部分的表面可以被氧化，从而在连接器502的表面处产生氧化铝层。在氧化之后，连接器504可以通过旋转该制造阶段和/或该蒸发源并且执行与以上针对连接器502描述的那些类似的蒸发来制造。图7中的示图700示出了在完成旋转和蒸发之后连接器502和504的完成状态。在一个方面，连接器504至少部分地形成在连接器502的表面处的金属氧化物层上，从而导致在连接器502与504之间形成一个约瑟夫逊结。

一旦连接器502、504已经被沉积，连接器502、504就可以通过蚀刻、剥离和/或另一种合适的工艺而被底切，由此将连接器502、504以及在它们之间形成的结从量子位装置的介电材料层的表面物理地去耦。将这些连接器502、504从该量子位装置表面解耦可以减少该量子位装置的中心部分对装置能量损失和/或其他性能退化的贡献。其他益处也是可能的。

连接器和结形成可以被扩展到具有较高阶极点的量子位装置。图8中的示图800示出了被扩展到一个八极量子位的上述技术的一个实例。虽然图示800示出了一个八极量子位，但应了解的是，图8示出的过程还可以用于具有任何适当数量的极点的量子位装置，其中几何上相反的焊盘具有相同的极性。图800所示的过程可以通过以与以上关于图5所描述的类似的方式经由电子束抗蚀剂来限定连接器802、804而开始。接下来，样本台可以被对准为沿着一个特定极性，例如，相应于连接器502的极性。一旦台对准，掠射角蒸发和/或沉积技术可用于沉积连接器502中的个别连接器。然后可以通过在每个单独的沉积步骤之后将该样品台旋转360/2n度来连接其他相同极性的极点，其中n是该量子位装置的极点的数目。在沉积第一连接器502之后，沉积的金属可被氧化以形成金属氧化物层，如以上关于图5-7一般地描述的。然后可将台旋转360/n度以对准第二极性的极点，且可重复上述沉积步骤以沉积第二连接804。在连接器802和804的沉积结束后，可以执行剥离工艺以完成连接器802、804。

虽然以上描述涉及其中连接器502、504和802、804是经由电子束光刻创建的实例，但应理解的是，还可以使用用于制造连接器502、504或802、804和/或其相应结点的其他技术。应进一步了解，上文所描述的技术不意欲限于任何特定制造技术和/或技术的组合，且本文中所示出及描述的结构可经由目前已知或未来开发的任何合适的制造技术来产生。

现在转向图9，示出了有助于减少的远场辐射的一个替代性量子位装置900的示意图。量子位装置900可以包括超导电容器焊盘110、112，这些超导电容器焊盘以与量子位装置100类似的方式围绕量子位装置900的一个限定的位置(例如，量子位装置900的中心或任何其他适合的位置)定位。另外，类似于量子位装置100的焊盘110、112，焊盘110、112可以具有在第一(例如，正)极性与与该第一极性相反的第二(例如，负)极性之间交替的相应极性。

与和量子位装置100相关联的四个电容器焊盘110、112相比，量子位装置900可以被配置为具有包括六个相应的焊盘110、112的六极设计。可以引入例如在量子位装置100与900之间的量子位装置的焊盘110、112的数量的变化以改进从该量子位装置发射的辐射、优化与焊盘110、112和/或它们之间的电容器间隙相关联的电容、和/或出于任何其他适合的原因。总体上，如在此说明的一个量子位装置可以具有任何数量的焊盘110、112，条件是至少两个焊盘具有第一极性并且至少两个不同的焊盘具有第二、不同的极性。

量子位装置900可以包括相应的连接结构910、920，这些连接结构将这些超导电容器焊盘110、112中具有相同极性的相应超导电容器焊盘电耦接。第一连接结构910可连接具有正极性的相应焊盘110，并且第二连接结构920可连接具有负极性的相应焊盘112。也可以使用其他结构配置。

在一个方面，连接结构910、920可以是超导材料的物理结构，这些物理结构在量子位装置900的相应焊盘110、112之间提供电连接，例如，以便使焊盘110、112中具有相同极性的相应焊盘短路。连接结构910、920中的至少一个可以相对于量子位装置900的介电表面悬置，使得连接结构910、920可以在三维空间中占据不同的相对位置，例如，使得连接结构910在相对于页面的意义上在连接结构920之上。举例来讲，第一连接结构910可以形成在量子位装置900的一个衬底上和/或以其他方式被定位成与其相邻，并且第二连接结构920可以悬浮在距量子位装置900的衬底的非零距离处，例如，通过经由剥离处理或其他合适的手段从量子位装置900释放第二连接结构920。如在此使用的，从量子位装置900的介电表面悬置的连接结构910和/或920也可以被称为“气桥”或“气桥结构。”

虽然连接结构910、920经由相应的三角形形状连接相应的相关联的焊盘110、112，但是也可以使用其他物理配置。例如，附加电容器焊盘和/或相关联的极点可通过延伸与连接结构910、920相关联的几何形状的侧面来连接，例如连接到正方形、五边形等。通常，连接结构910、920可以具有适合于在第一组焊盘110之间提供第一组电连接并且在第二组焊盘112之间提供不同的第二组电连接的任何物理配置。

可以在量子位装置900处形成约瑟夫逊结930以便以任何适当的方式连接量子位装置900的至少两个反广告(例如，相反极性的电容器焊盘110、112)。例如，量子位装置900的一个约瑟夫逊结可以被制造为一个多伦、一个曼哈顿型结、和/或任何其他适合的结类型。可替代地，可以形成相应的多组连接器1010、1020以限定相应的约瑟夫逊结1030，如图10中的量子位装置1000所示。量子位装置1000可以包括相应的多组连接器1010、1020，这些连接器对具有相同极性的量子位装置1000的相应的(例如，至少两个)电容器焊盘110进行电耦接。量子位装置1000的这些连接器1010、1020可以包括相应的连接器，这些相应的连接器从电容器焊盘110、112中的相应的电容器焊盘延伸到一个限定的位置，在此是量子位装置1000的中心。在一个方面，可以在这些连接器1010、1020的制造之间进行氧化中断步骤，以便以一种与以上关于图2和5所描述的类似的方式在这些连接器1010、1020之间限定约瑟夫逊结1030。

现在参见图11-13，示出了相应的制造步骤，这些制造步骤可以用来产生一个对称的量子位，该量子位具有在此说明的减小的远场辐射。应当理解，图11-13及其附带的描述仅作为可以使用的量子位制造工艺步骤的实例提供，并且其他合适的工艺和/或工艺步骤也是可能的。

一个示例量子位制造过程可以如图11中的图表1100所示开始，其中量子位装置的结构可以被限定在装置区域内。装置区域可包括例如由超导金属层1102覆盖的介电材料。如图示1100所示，该量子位装置结构可以包括一个或多个电容器焊盘，该一个或多个电容器焊盘定位在超导金属层1102的一个限定的位置周围，如由相应的电容器间隙1104所限定的。可以选择电容器间隙1104的大小以减少由该量子位装置发射的远场辐射、减少从该量子位装置到外部环境的耦接、优化表面损耗、和/或基于其他标准。

此外，图1100中所示的量子位装置结构可以包括相应的耦接焊盘1106，这些耦接焊盘被定位为与该量子位装置的电容器焊盘的相应的电容器焊盘相邻。以类似于以上关于图3所描述的方式，相应的耦接焊盘1106可以与总线谐振器、读出谐振器和/或其他合适的设备部件相关联。关于图示1100，还可以认识到，量子位装置(如由图表1100示出的六极量子位装置)的耦接焊盘1106在一些情况下可以与该量子位装置的少于全部的极点相关联。

可以使用一种或多种适合的技术(如以上关于图4所描述的那些)在超导金属层1102上限定如图示1100所示出的量子位装置的部件。这些技术可以包括但不限于光刻、蚀刻、剥离和/或任何其他合适的技术。

在如图1100所示的表面制造之后，量子位装置的制造可以如图12中的图表1200所示通过限定多个连接结构1202、1204进行，这些连接结构将该量子位装置的相应的相同极性的电容器焊盘电气耦接，例如，如以上关于图9所说明的。在一个方面，可通过将超导材料沉积到由电容器间隙1104限定的电介质材料上来形成第一连接结构1202。然后，可以使用类似的材料在装置结构上形成第二连接结构1204。第二连接结构1204的材料然后可被底切，释放第二连接结构1204并使其充当耦接相应电容器焊盘而不物理接触电容器间隙1104的表面的悬置气桥。在制造和/或释放这些连接结构1202、1204之前或之后，一个约瑟夫逊结1206可以在与用于形成这些连接结构1202、1204的步骤分开的一个制造步骤中根据本领域已知的一种或多种结制造技术形成在该量子位装置的具有相反极性的相应的焊盘之间。

除了制造气桥和/或相应的连接结构1202、1204以及约瑟夫逊结1206之外或者代替制造气桥和/或相应的连接结构1202、1204以及约瑟夫逊结1206，如图1200所示，可以如图13中的图表1300所示创建相应的多组连接器1302、1304。在由图表1300示出的实例中，连接器1302、1304是Y形连接器，这些Y形连接器对具有相同极性的一个六极量子位装置的相应的电容器焊盘进行耦接。在一方面中，连接器1302、1304可使用与上文关于图5-8所描述的技术类似的技术来制造。举例来讲，第一组连接器1302可以使用光刻和金属沉积接着是剥离来形成。接下来，第一组连接器1302的表面可被氧化(例如，在空气中)，从而在第一组连接器1302的表面上产生金属氧化物层。随后，可以通过单独的光刻、金属沉积、以及剥离级来形成第二组连接器1304，由此通过连接器1302、1304之间的金属氧化物层产生一个约瑟夫逊结。

虽然上述实例量子位结构中的相应的量子位结构与圆形几何结构相关联，但是应当理解的是，也可以使用其他形状和/或几何结构。举例来讲，量子位装置可以具有如图14中的图1400所示的正方形结构、如图15中的图1500所示的六边形结构、和/或任何其他适合的结构(一个或多个)。其他几何构型也是可能的。

图16示出了一种方法1600的流程图，该方法有助于制造具有减少的远场辐射的对称量子位。

在1602，可以形成第一组连接器(例如，连接器502)，该第一组连接器电耦接至少两个第一超导电容器焊盘(例如，焊盘110)，这些焊盘定位在超导金属层(例如，超导金属层402)的限定的位置周围。

在1604处，可以氧化在1602处形成的第一组连接器的表面，产生氧化的连接器层。

在1606，可以形成一个第二组连接器(例如，连接器504)，该第二组连接器将定位在该超导金属层的限定位置周围的至少两个第二超导电容器焊盘(例如，焊盘112)电耦接。在1606处形成的第二组连接器的至少一部分可以形成到在1604处创建的氧化的连接器层上，从而在被氧化的连接器层处在第一组连接器与第二组连接器之间产生约瑟夫逊结。

图17示出了一种替代方法1700的流程图，该方法有助于制造具有减少的远场辐射的对称量子位。

在1702，可以在超导金属层(例如，超导金属层1102)中蚀刻相应的电容器间隙(例如，电容器间隙1104)。以与上文关于方法1600所描述的方式类似的方式，相应的电容器间隙可以形成多个超导电容器焊盘(例如，焊盘110、112)，该多个超导电容器焊盘定位在超导金属层的限定位置周围并且具有在第一(例如，正)极性以及第二(例如，负)极性之间交替的相应极性，相反的极性。

在1704，可以形成气桥结构(例如，从电介质层悬置的连接结构1202和/或1204)，该气桥结构电耦接在1702限定的超导电容器焊盘中具有相同极性的相应超导电容器焊盘。

在本发明的一个优选实施例中，提供了一种量子位装置，该量子位装置包括：第一组连接器，该第一组连接器对定位在该量子位装置的限定的位置周围的第一超导电容器焊盘进行电耦接；第二组连接器，该第二组连接器对定位在该量子位装置的限定位置周围的第二超导电容器焊盘进行电耦接；以及一个约瑟夫逊结，该约瑟夫逊结形成在该第一组连接器与该第二组连接器之间。

优选地，第一超导电容器焊盘具有第一极性，第二超导电容器焊盘具有与该第一极性相反的第二极性，并且第一超导电容器焊盘和第二超导电容器焊盘围绕该量子位装置的限定位置以交替安排进行定位。

优选地，该量子位装置进一步包括：相应的耦接焊盘，相应的耦接焊盘被定位为与第一超导电容器焊盘或第二超导电容器焊盘中的相应的耦接焊盘相邻。

在本发明的一个优选实施例中，提供了一种量子位装置，该量子位装置包括：围绕该量子位装置的限定的位置定位的多个超导电容器焊盘，其中定位在该量子位装置的限定位置周围的该多个超导电容器焊盘的相应超导电容器焊盘具有在第一极性与第二极性之间交替的多个极性，该第二极性与该第一极性相反；以及气桥结构，其电耦接所述多个超导电容器焊盘中具有相同极性的相应超导电容器焊盘。

优选地，该量子位装置进一步包括：约瑟夫逊结，该约瑟夫逊结形成在具有该第一极性的至少一个第一超导电容器焊盘与具有该第二极性的第二超导电容器焊盘之间。

该气桥结构优选地悬浮在距该量子位装置的一个衬底的一个非零距离处，并且对该多个超导电容器焊盘中的具有该第一极性的相应的多个第二超导电容器焊盘进行电耦接，并且该量子位装置进一步包括：与该量子位装置的衬底相邻的连接结构，该连接结构将该多个超导电容器焊盘中具有该第二极性的多个相应的第一超导电容器焊盘电耦接。

该量子位装置优选地进一步包括形成在该多个超导电容器焊盘的相应超导电容器焊盘之间的电容器间隙。

该量子位装置优选地进一步包括与该多个超导电容器焊盘中相应的超导电容器焊盘相邻定位的相应的耦接焊盘，其中相应的耦接焊盘与总线共振器或读出共振器中的至少一个相关联。

在本发明的一个优选实施例中，提供了一种方法，该方法包括：在沉积到介电材料上的超导金属层中蚀刻相应的电容器间隙，相应的电容器间隙形成围绕该超导金属层的限定位置定位的多个超导电容器焊盘，其中定位在所述超导金属层的所述限定位置周围的所述多个超导电容器焊盘的相应超导电容器焊盘具有在第一极性和与所述第一极性相反的第二极性之间交替的相应极性；以及形成气桥结构，所述气桥结构电耦接所述多个超导电容器焊盘中具有相同极性的相应超导电容器焊盘。

优选地，权利要求23的方法，进一步包括：在至少具有该第一极性的第一超导电容器焊盘与具有该第二极性的第二超导电容器焊盘之间形成一个约瑟夫逊结。

形成该气桥结构优选地包括：在该介电材料上形成连接结构，该连接结构将该多个超导电容器焊盘中具有该第一极性的相应超导电容器焊盘电耦接；在该介电材料上形成该气桥结构，该气桥结构电耦接该多个超导电容器焊盘中具有该第二极性的相应超导电容器焊盘；和底切气桥结构，从而从介电材料释放气桥结构。

为了简化解释，所述方法被描绘和描述为一系列动作。应当理解，本发明并不限于所示出的动作和/或动作的顺序，例如，动作可以按不同顺序和/或同时发生，并且与本文未呈现和描述的其他动作一起发生。此外，并非所有示出的动作都是实现根据本发明的方法所需要的。

术语“或”旨在意指包含性的“或”而不是排他性的“或”。也就是说，除非另外指明或从上下文中清楚可见，“X采用A或B”旨在意指任何自然的包含性排列。即，如果X采用A；X采用B；或X采用A和B两者，则在任何前述实例下满足“X采用A或B”。此外，在本说明书和附图中使用的冠词“一个/一种(a)”和“一个/一种(an)”总体上应被解释为意指“一个或多个”，除非另外指明或从上下文中清楚看出是针对单数形式。如在此所使用的，术语“示例”和/或“示范性”用于意指充当示例、实例或说明。为了避免疑问，本文公开的主题不受这样的示例的限制。此外，在此描述为“实例”和/或“示范性”的任何方面或设计不一定被解释为比其他方面或设计优选或有利，也不旨在排除本领域普通技术人员已知的等效示范性结构和技术。

上述内容仅包括系统和方法的示例。当然，出于描述本发明的目的，不可能描述部件或方法的每个可想到的组合，但是本领域普通技术人员可以认识到本发明的许多进一步的组合和排列是可能的。此外，就在详细说明、权利要求、附件和附图中使用术语“包括”、“具有”、“拥有”等而言，此类术语旨在以与术语“包含”类似的方式是包括性的，因为“包含”在权利要求中用作过渡词时被解释。已出于说明的目的呈现了不同实施例的描述，但所述描述并非意在穷举或限于所揭示的本发明的实施例。在不脱离本发明的范围的情况下，各种修改和变化对本领域的普通技术人员将是显而易见的。选择在此使用的术语以最佳地解释本发明的原理、实际应用或在市场中发现的技术上的技术改进，或使得本领域普通技术人员能够理解在此披露的本发明的实施例。