一种用于削弱感应电磁波的量子计算装置

技术领域

本发明涉及量子计算技术领域，特别涉及一种用于削弱感应电磁波的量子计算装置。

背景技术

量子芯片是实现量子计算的必要元件。

在进行量子计算时，需要对量子芯片施加微波脉冲以对比特量子态进行操作，进而通过接受返回的脉冲信号获取量子比特状态信息，完成量子计算。但是，微波脉冲除了影响量子比特外，还可能对量子芯片表面产生影响，使量子芯片产生感应电磁波，量子芯片表面产生的感应电磁波会干扰量子比特的量子态。

目前，缺乏一种能够减弱或消除感应电磁波的量子芯片。

发明内容

本发明实施例提供了一种用于削弱感应电磁波的量子计算装置，能够提供一种减弱或消除感应电磁波的量子芯片。

本发明实施例提供一种用于削弱感应电磁波的量子计算装置，包括设置在封装壳中的量子芯片和导波体；

所述导波体包括均为曲面且边缘互相连接的第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面均向所述量子芯片的方向凸出，所述第一表面为所述导波体朝向所述封装壳的表面，所述第二表面为所述导波体朝向所述量子芯片的表面，所述导波体包括两个尖角，所述导波体沿所述量子芯片厚度方向的投影为包括两个尖角的纺锤形；

所述导波体的两个所述尖角分别与所述量子芯片和所述封装壳内壁连接。

在一种可能的设计中，所述导波体的一个尖角通过连接线与所述量子芯片连接。

在一种可能的设计中，所述连接线为曲线。

在一种可能的设计中，所述封装壳与所述导波体连接的内壁设置有吸波层，所述吸波层用于吸收来自所述导波体的电磁波。

在一种可能的设计中，所述吸波层包括羰基铁粉、铁氧体和石墨烯。

在一种可能的设计中，所述羰基铁粉、所述铁氧体和所述石墨烯的质量比为（50~70）：（10~30）：（15~20）。

在一种可能的设计中，所述纺锤形的两个尖角的角度为30~60°。

在一种可能的设计中，所述导波体与所述封装壳连接的角向所述封装壳弯折以降低所述导波体的行波散射。

在一种可能的设计中，所述第一表面和所述第二表面通过向所述导波体外凸出的环形曲面连接，所述环形曲面和所述第一表面和所述第二表面均平滑连接。

在一种可能的设计中，所述导波体和所述连接线的制备材料为铝。

本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：

在本发明的实施例中，导波体包括两个向量子芯片方向凸出的第一表面和第二表面，第一表面和第二表面均为曲面。第一表面和第二表面连接处为导波体的边缘，导波体拥有两个弯曲方向相离的边缘，即导波体朝量子芯片的投影为纺锤形。导波体包括两个尖角，两个尖角分别连接量子芯片和封装壳，当量子芯片表面产生的震荡感应电磁波时，感应电磁波通过导波体的传导，将量子芯片表面产生的感应电磁波传导至封装壳，进而实现消除或减弱量子芯片表面感应电磁波的效果。

在本实施例中，导波体的一个尖角连接在量子芯片上，可以将量子芯片表面的电磁波由尖角汇聚到导波体上，汇聚的过程中电磁波沿导波体传播，不会发生散射，这是因为导波体的第一表面和第二表面均为曲面，导波体为纺锤形，传播方向由一个尖角到另一个尖角，如此设置，特殊的外形使导波体针对微波波段具有优异的的导波效果，防止了电磁波在导波体上时产生的散射电磁波散射回量子芯片。

此外，电磁波经由导波体传播到封装壳内壁上时，封装壳内壁会散射出一部分电磁波到导波体的第一表面，由于第一表面向下凹陷，入射到第一表面上的电磁波会被汇聚并垂直反射回封装壳内壁，由于电磁波垂直反射回封装壳内壁，电磁波会再次被反射至第一表面，使电磁波在第一表面和封装壳内壁之间震荡干涉消减。

需要说明的是，本实施例的量子计算装置还包括导线，导线的一端穿过封装壳与量子芯片连接，另一端与外部的微波脉冲装置、信号接收装置等设备连接。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种用于削弱感应电磁波的量子计算装置的结构示意图。

图中：

1-封装壳；

11-吸波层；

111-片状电阻；

2-量子芯片；

3-导波体；

31-第一表面；

32-第二表面；

33-环形曲面；

4-连接线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

如图1所示，本发明实施例提供一种用于削弱感应电磁波的量子计算装置，包括设置在封装壳1中的量子芯片2和导波体3；

导波体3包括均为曲面且边缘互相连接的第一表面31和第二表面32，第一表面31和第二表面32均向量子芯片2的方向凸出，第一表面31为导波体3朝向封装壳1的表面，第二表面32为导波体3朝向量子芯片2的表面，导波体3包括两个尖角，导波体3沿量子芯片2厚度方向的投影为包括两个尖角的纺锤形；

导波体3的两个尖角分别与量子芯片2和封装壳1内壁连接。

在本发明的实施例中，导波体3包括两个向量子芯片2方向凸出的第一表面31和第二表面32，第一表面31和第二表面32均为曲面。第一表面31和第二表面32连接处为导波体3的边缘，导波体3拥有两个弯曲方向相离的边缘，即导波体3朝量子芯片2的投影为纺锤形。导波体3包括两个尖角，两个尖角分别连接量子芯片2和封装壳1，当量子芯片2表面产生的震荡感应电磁波时，感应电磁波通过导波体3的传导，将量子芯片2表面产生的感应电磁波传导至封装壳1，进而实现消除或减弱量子芯片2表面感应电磁波的效果。

在本实施例中，导波体3的一个尖角连接在量子芯片2上，可以将量子芯片2表面的电磁波由尖角汇聚到导波体3上，汇聚的过程中电磁波沿导波体3传播，不会发生散射，这是因为导波体3的第一表面31和第二表面32均为曲面，导波体3为纺锤形，传播方向由一个尖角到另一个尖角，如此设置，特殊的外形使导波体3针对微波波段具有优异的的导波效果，防止了电磁波在导波体3上时产生的散射电磁波散射回量子芯片2。

此外，电磁波经由导波体3传播到封装壳1内壁上时，封装壳1内壁会散射出一部分电磁波到导波体3的第一表面31，由于第一表面31向下凹陷，入射到第一表面31上的电磁波会被汇聚并垂直反射回封装壳1内壁，由于电磁波垂直反射回封装壳1内壁，电磁波会再次被反射至第一表面31，使电磁波在第一表面31和封装壳1内壁之间震荡干涉消减。

需要说明的是，本实施例的量子计算装置还包括导线，导线的一端穿过封装壳1与量子芯片2连接，另一端与外部的微波脉冲装置、信号接收装置等设备连接。

在本发明的一些实施例中，导波体3的一个尖角通过连接线4与量子芯片2连接。

在本实施例中，由于导波体3的形状限制，导波体3在封装壳1内的位置可调范围较小，但是导波体3朝向量子芯片2的尖角并不一定对应着量子芯片2表面感应电磁波最强的位置。因此，设置连接线4，利用连接线4将量子芯片2感应电磁波最强的位置和导波体3的尖角连接，使导波体3削弱消除电磁波的效率更高。

可以理解的是，在制得量子芯片2后，可以通过探测装置探测量子芯片2表面感应电场波强度最强的位置，在该位置设置连接线4。

需要说明的是，连接线4可以是一条，也可以是多条。连接线4的截面为圆形或椭圆形。

在本发明的一些实施例中，连接线4为曲线。

在本实施例中，连接线4为曲线能够减少电磁波的散射。

在本发明的一些实施例中，封装壳1与导波体3连接的内壁设置有吸波层11，吸波层11用于吸收来自导波体3的电磁波。

在本实施例中，为了减少传导至封装壳1上的电磁波产生的反射、散射，在封装壳1内壁上设置吸波层11以吸收电磁波。

可以理解的是，可以仅在连接导波体3的封装壳1内壁上设置吸波层11，也可以在封装壳1全部内壁设置吸波层11。

在本发明的一些实施例中，吸波层11包括羰基铁粉、铁氧体和石墨烯。

在本实施例中，羰基铁粉用于损耗电磁波，铁氧体用于吸收电磁波，石墨烯用于调节吸波层11整体的阻抗和介电常数。

在本发明的一些实施例中，为了进一步增加吸波层11的吸波性能，增加吸波层11的吸波能力，减少吸波层11向外产生的电磁散射，在吸波层11中设置多个片状电阻111，以导波体3与封装壳1的连接点为中心，片状电阻111的分布密度由中心向外逐渐递减，形成梯度电阻结构，梯度电阻结构在吸波层11中打散了电磁波，使电磁波在吸波层11中强度较为平均，增强了吸波层11的吸波能力。

进一步地，片状电阻111的厚度小于吸波层11的厚度，片状电阻111设置在吸波层11厚度方向的中心。如此设置，防止了电磁波入射到片状电阻111时被反射出吸波层11。

在本发明的一些实施例中，羰基铁粉、铁氧体和石墨烯的质量比为（50~70）：（10~30）：（15~20）。

在本实施例中，将羰基铁粉、铁氧体和石墨烯的质量比设置为（50~70）：（10~30）：（15~20），使吸波层11的介电常数的实部为2~4，虚部为0.2~0.4。介电常数控制在上述范围内，可以使导波体3上的电磁波进入吸波层11时几乎不产生反射。

在本发明的一些实施例中，纺锤形的两个尖角的角度为30~60°。

在本实施例中，纺锤形的两个尖角的角度为30~60°能够明显地降低电磁波的极化散射。

在本发明的一些实施例中，导波体3与封装壳1连接的角向封装壳1弯折以降低导波体3的行波散射。

在本实施例中，弯折的尖角除了能够降低行波散射外，还能够减少极化散射。

在本发明的一些实施例中，第一表面31和第二表面32通过向导波体3外凸出的环形曲面33连接，环形曲面33和第一表面31和第二表面32均平滑连接。

在本实施例中，利用环形曲面33连接第一表面31和第二表面32，如此设置，导波体3没有尖锐的棱，电磁波由第二表面32传播到第一表面31时，几乎不会发生散射。

在本发明的一些实施例中，导波体3和连接线4的制备材料为铝。

在本实施例中，铝在超低温环境下为超导体，使用铝材料制备导波体3和连接线4更有利于传导电磁波。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。