具有用于改进接合特性的金属结构的超导柔性电路板

优先权要求

本申请要求于2020年9月16日提交的题为“Superconducting Flex CircuitBoards having Metal Structures for Improved Interfacing Characteristics”的美国临时申请序列号63/079,263的优先权，该申请通过引用并入本文。

技术领域

本公开通常涉及量子计算系统，并且更具体地，涉及用于量子计算应用的具有改进接合特性的金属结构的超导柔性电路板。

背景技术

量子计算是一种利用量子效应——诸如基态和纠缠的叠加——的优势，比经典数字计算机更有效地执行某些计算的计算方法。与以比特(例如，“1”或“0”)形式存储和操纵信息的数字计算机不同，量子计算系统可以使用量子比特(“量子位”)来操纵信息。量子位可以指使得能够叠加多个状态的量子设备，例如，“0”和“1”二者的状态下的数据，和/或多个状态下数据本身的叠加。根据传统术语，量子系统中“0”和“1”状态的叠加可以表示为，例如，|0>+b|1>。数字计算机的“0”和“1”状态分别类似于量子位的|0>和|1>基态。

发明内容

本公开的实施例的各方面和优点将在以下描述中部分阐述，或者可以从描述中学习，或者可以通过实施例的实践来学习。

本公开的一个示例方面涉及一种用于在量子计算系统中发送信号的柔性电路板。柔性电路板可以包括至少一个介电层和布置在至少一个介电层的表面上的至少一个超导层。至少一个超导层可以包括超导材料。超导材料可以在低于大约3开尔文下是超导的。柔性电路板可以具有被电镀到至少一个超导层上的至少一个金属结构。

本公开的另一示例方面涉及一种用于制造用于在量子计算系统中发送信号的柔性电路板的方法。所述方法可以包括在第一介电层的第一侧上沉积第一超导层。所述方法可以包括在第一超导层上沉积第一金属膜。所述方法可以包括蚀刻第一金属膜以去除第一金属膜的第一去除部分并留下第一金属膜的第一剩余部分。所述方法可以包括将金属结构电镀到布置在第一超导层上的第一金属膜的第一剩余部分上。

本公开的另一示例方面涉及一种操作包括柔性电路板的量子计算系统的方法。所述方法可以包括通过一个或多个经典处理器将控制脉冲发送到一条或多条超导信号线。一条或多条超导信号线被布置在一个或多个柔性电路板中。一个或多个柔性电路板包括被电镀在一条或多条超导信号线上的至少一个金属结构。所述方法可以包括由一条或多条信号线将控制脉冲通过一个或多个柔性电路板发送到一个或多个量子计算设备。所述方法可以通过一个或多个量子计算设备施加控制脉冲以至少部分地基于控制脉动实现至少一个量子操作。

本公开的其他方面涉及各种系统、装置、非临时性计算机可读介质、用户接口和电子设备。

参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解本公开的各种实施例的这些和其他特征、方面和优点。并入本说明书并构成本说明书一部分的附图示出了本公开的示例实施例，并且与说明书一起用于解释相关原理。

附图说明

在参考附图的说明书中阐述了对本领域普通技术人员的实施例的详细讨论，其中：

图1描绘根据本公开的示例实施例的示例量子计算系统；

图2描绘根据本公开的示例实施例的示例量子计算系统；

图3描绘根据本公开的示例实施例的示例量子计算系统；

图4描绘根据本公开的示例实施例的示例柔性电路板的截面图；

图5描绘根据本公开的示例实施例的示例柔性电路板的截面图；

图6描绘根据本公开的示例实施例的示例柔性电路板的截面图；

图7描绘根据本公开的示例实施例的处于制造工艺的各个阶段的柔性电路板；

图8描绘用于制造用于在量子计算系统中发送信号的柔性电路板的示例方法；以及

图9描绘根据本公开的示例实施例的操作包括柔性电路板的量子计算系统的示例方法。

具体实施方式

本公开的示例方面涉及超导柔性电路板，诸如在具有改进的信号传输的量子计算系统中有用的超导柔性电路板。量子计算中的一个挑战涉及包括量子硬件(例如，量子位)的过冷量子系统和经典计算系统(例如，二进制计算系统)之间的通信。量子计算系统可以至少部分地由经典计算系统控制。经典计算系统可以与量子硬件保持分离。例如，量子硬件可以被布置在真空腔中(例如，在由真空腔形成的真空中)和/或经典计算系统可以被布置在真空腔的外部(例如，由真空腔形成的真空的外部)。真空腔可以在可以在大约室温下操作的经典计算系统和可以在大约绝对零度(例如，低于大约10毫开尔文)下操作的量子硬件之间提供温度梯度。

量子计算系统可能需要经典计算系统和量子系统(例如，量子位)之间的快速和鲁棒的通信，以精确和可靠地实现量子门操作和/或量子态测量。为了满足这一要求，许多系统在经典计算系统和量子系统之间采用物理信号线，诸如导线。

量子硬件的复杂性不断增加(例如，更多数量的量子位)可能会给管理经典计算系统和量子硬件之间的物理信号线带来挑战。例如，在某些情况下，每个量子位可能需要一条或多条信号线以向量子位发送信号和/或从量子位发送信号。例如，所需信号线的数量可以随着量子系统中量子位的数量至少近似线性地增长，如果不大于线性的话。例如，在某些情况下，每个量子位可能需要四条信号线，即使部分或全部信号线被多路复用。因此，增加量子硬件的密度可能是增加信号线和/或量子计算系统的组件之间所需的互连的密度的原因之一，诸如量子硬件、真空腔的端部(例如，入口)、不同冷却级的馈通和/或其他组件。此外，量子硬件的复杂性增加可能是对串扰、噪声、干扰等的更大易感性的原因之一。因此，信号线必须为其他考虑提供足够的性能，诸如热导率、噪声和/或串扰鲁棒性等。

作为一个示例，许多量子计算应用使用超导量子位，其在大约绝对零度或大约0开尔文——诸如低于大约3开尔文——的温度下实现超导性或零电阻。因此，与量子计算相关联的一个挑战包括将具有超导量子位的量子硬件冷却到超导量子位实现超导性的温度。例如，在一些情况下，超导量子位必须被冷却到低于约0.1开尔文(K)，例如低于大约0.02开尔文或20毫开尔文(mK)。通常，经典计算系统可以被保持在比量子硬件更高的温度，例如，大约在室温下。物理信号线可以连接到量子硬件，从而在经典计算系统和量子硬件之间形成热导体。物理信号线能够降低被配置为冷却量子计算系统的量子硬件和/或其他组件的冷却系统(例如，低温冷却系统)的效率。虽然即使是一条信号线也会导致冷却需求增加，但是随着量子硬件的复杂性不断增长，这个问题可能会变得更加严重。因此，将量子硬件耦合到经典计算系统的信号线可以期望在物理上很小(例如，密集地布置)，提供低热负载，提供低电耗散，和/或提供其他期望的热特性。

作为另一示例，可能希望利用来自信号线的信号精确地驱动量子位。例如，来自量子计算系统组件的信号反射会对量子硬件的性能产生负面影响。因此，信号线可以期望地具有低反射率(例如，小于大约40dB)。附加地和/或可替换地，信号线可以期望地提供低失真(例如，脉冲失真)，使得控制信号通过信号线被精确地发送。具有低失真的信号线可以在量子硬件处提供提高的精确控制信号实现和/或量子算法执行和/或来自量子硬件的精确读出。附加地和/或可替换地，信号线可以期望地在不同的信号线和/或其他组件之间提供低串扰(例如，小于大约80dB)。提供低串扰的信号线可以提供改进的隔离量子位通信，诸如提供用于一个量子位的信号线上的信号与其他量子位隔离和/或有助于减少每个附加信号线上的噪声。

作为另一示例，噪声和/或其他外部因素可以影响量子计算系统的性能。将量子硬件耦合到经典计算系统的信号线可以期望地在量子硬件的环境中提供很少的干扰。例如，信号线可以期望地发射很少或不发射热光子和/或导致可能干扰量子硬件的操作的其他因素。附加地和/或可替换地，量子计算系统可以期望地阻止外部热光子、信号噪声和/或其他外部因素干扰量子硬件的操作(例如，通过提供过滤)。

因此，一些量子计算系统可以包括一个或多个柔性电路板，该柔性电路板包括一条或多条信号线。柔性电路板(或多个)可以被配置为通过一条或多条信号线(例如，通过真空腔)发送信号，以将一个或多个经典处理器耦合到量子硬件。柔性电路板(或多个)可以包括多条信号线，并且除了提供提高的隔离、降低的热导率和/或提高的可扩展性之外，还可以提供显著提高的信号线密度。例如，包括将经典处理器耦合到量子硬件的柔性电路板可以提供可靠地扩展到当代和/或未来量子计算系统中实现和/或期望的越来越多的量子位的基础设施。

在量子计算系统中包括柔性电路板(或多个)可以提供量子计算系统内改进的信号通信。此外，柔性电路板(或多个)可以包括超导材料，诸如在低于大约3开尔文的温度下经历超导性的材料，以进一步改进信号通信，特别是在量子计算系统的更冷区域。然而，柔性电路板(或多个)之间的接合可能由于包含一些超导材料而变得复杂。例如，在包括超导材料的组件(诸如不同的柔性电路板)之间形成高质量的电接触可能会遇到困难。作为一个示例，许多超导材料可能不具有足够的延展性和/或不适于在例如信号线之间容易地形成精确的互连。

根据本公开的示例方面的系统和方法可以为这些和/或其他问题提供解决方案。根据本公开的示例方面，用于在量子计算系统中发送信号的柔性电路板可以包括至少一个介电层和被布置在至少一个介电层的表面上的至少一个超导层。至少一个超导层可以包括超导材料。例如，超导材料可以在低于大约3开尔文下超导，诸如大约1开尔文，诸如大约20毫开尔文。作为一个示例，超导材料可以是铌。在一些实施例中，介电层可以包括聚酰亚胺。

柔性电路板可以具有被电镀到至少一个超导层上的至少一个金属结构。例如，金属结构可以是互连垫。互连垫可以允许外部耦合到超导层，诸如通过另一柔性电路板、导线等。互连垫可以改进与超导层的接合，诸如与超导层中的信号线的接合。例如，互连垫可以被配置为耦合到超导层的至少一条信号线。在一些实施例中，至少一个超导层具有第一端和相对的第二端。第一互连垫可以被布置在至少一个超导层的第一端上，并且第二互连垫可以被布置在至少一个超导体层的第二端上。附加地和/或可替换地，在一些实施例中，金属结构可以是通孔板。通孔板可以覆盖或提供用于延伸穿过柔性电路板的至少一部分的通孔的覆层。例如，通孔板可以覆盖延伸穿过至少所述至少一个介电层和所述至少一个超导层的通孔。在一些实施例中，所述至少一个金属结构可以包括铜。

在一些实施例中，至少一个粘附层可以被布置在至少一个超导层和至少一个金属结构之间。例如，粘附层可以是金属结构的一部分，诸如通过在电镀至少一个金属结构之前沉积粘附层而形成的金属结构的一部分。附加地和/或可替换地，粘附层可以是被配置为将金属结构粘合到超导层的附加粘附层。在一些实施例中，通过蚀刻沉积的金属膜来形成至少一个粘附层。粘附层可以由任何合适的材料形成，例如铜、钛等。

在一些实施例中，超导层可以包括第一接地层、第二接地层和布置在第一接地层和第二接地层之间的信号线层。信号线层可以包括一条或多条信号线。附加地和/或可替换地，介电层可以包括布置在第一接地层和信号线层之间的第一介电层和布置在第二接地层与信号线层之间的第二介电层。在一些实施例中，金属结构可以包括多个互连垫，这些互连垫被布置在第一接地层、第二接地层和/或信号线层的每一端上。在一些实施例中，至少一个金属结构可以包括通孔板。通孔板可以覆盖延伸穿过第一接地层、第一介电层、信号线层、第二介电层和第二接地层的通孔。

本公开的另一示例方面涉及一种用于制造用于在量子计算系统中发送信号的柔性电路板的方法。所述方法可以包括在介电层(例如，第一介电层)的第一侧上沉积超导层(例如，第一超导层)。例如，在一些实施例中，超导层可以是接地层和/或包括一条或多条信号线的超导信号线层。超导层可以是或可以包括超导材料，诸如在低于大约3开尔文下超导的材料，诸如大约1开尔文，诸如大约20毫开尔文。作为一个示例，超导材料可以是或包括铌。介电层可以是任何合适的电介质材料，诸如柔性电介质材料，诸如聚酰亚胺。

所述方法可以包括在超导层上沉积金属膜(例如，第一金属膜)。例如，金属膜可以被沉积在比最终金属结构更大的面积上，诸如超导层的整个表面。金属膜可以包括至少一个层。作为一个示例，金属膜可以是与最终金属结构相同的材料。作为一个示例，金属膜可以是或者包括铜。例如，金属膜可以是通过沉积形成的最终金属结构的第一部分。金属膜可以用于防止污染物(例如，氧化物)的形成和/或将金属结构粘附到超导层。附加地和/或可替换地，金属膜可以包括具有与最终金属结构不同的材料的附加粘附层，诸如钛。附加粘附层可以提高金属结构和/或金属膜对超导层的粘附性。

所述方法可以包括蚀刻金属膜以去除金属膜的去除部分(例如，第一去除部分)并留下金属膜的剩余部分(例如，第一剩余部分)。例如，可以掩模金属膜的剩余部分，使得仅蚀刻金属膜的去除部分。可以蚀刻金属膜的去除部分，使得金属膜的剩余部分具有与金属结构大致相同的尺寸、形状和/或面积。例如，蚀刻可以修剪掉金属膜的不必要区域。

所述方法可以包括将金属结构(例如，第一金属结构)电镀到金属膜的剩余部分上。例如，可以首先将金属结构的部分形成为金属膜，并且可以通过在金属膜的之上电镀来形成金属结构的第二部分。通过这种方式，金属结构可以被粘附到超导层中的超导材料，这可以提供与超导层的改进的接合。金属结构可以由任何合适的材料形成，诸如铜。金属结构可以是，例如，互连垫、通孔板和/或任何其他合适的金属结构。

所述方法可以对柔性电路板中的任何合适数量的层重复。作为一个示例，所述方法还可以包括在第一介电层的第二侧上沉积第二超导层。例如，第一超导层可以是接地层，并且第二超导层可以为信号线层。第一介电层的第二侧可以与第一介电层的第一侧相对。所述方法可以额外包括在第二超导层上沉积第二金属膜。所述方法还可以包括蚀刻第二金属膜以去除第二金属膜的第二去除部分并留下第二金属膜的第二剩余部分。所述方法可以额外包括将第二金属结构电镀到布置在第二超导层上的第二金属膜的第二剩余部分上。所述方法额外可以包括在第二超导层上沉积第二介电层。所述方法额外可以包括在第二介电层上沉积第三超导层。例如，第三超导层可以是第二接地层。所述方法可以额外包括在第三超导层上沉积第三金属膜。所述方法可以进一步包括蚀刻第三金属膜以去除第三金属膜的第三去除部分并留下第三金属膜的第三剩余部分。所述方法可以额外包括将第三金属结构电镀到布置在第三超导层上的第三金属膜的第三剩余部分上。以这种方式，所述方法可以提供超导柔性电路板，其包括用于两个接地层和信号线层中的每一个的互连垫和/或通孔板。

在一些实施例中，为了提供用于通孔的金属结构，所述方法可以包括蚀刻通孔穿过每个层(例如，介电层、接地层(或多个)和/或信号线)，并在通孔的内表面上沉积金属膜。然后可以将金属结构(例如，通孔板)电镀在通孔的内表面中的金属膜上。以这种方式，金属膜和/或金属结构可以延伸穿过每一层。

在一些实施例中，可以在不将柔性电路板暴露于氧气的情况下执行所述方法。例如，在一些实施例中，在超导层不暴露于氧气的情况下执行在超导层上沉积第一金属膜。作为一个示例，在沉积第一金属膜之前，包括超导层和介电层的柔性电路板可以被布置在真空中。可以保持真空直到氧污染的风险被去除，诸如直到金属结构被成功电镀。

如本文所用，“柔性电路板”是指包括至少一个大体上平坦的基板(例如，层状基板)或其他支撑件的板，其上形成或以其他方式布置一条或多条信号线，并且在至少一个平面中具有柔性。如本文所用，“柔性”是指在不断裂的情况下变形(例如，承受机械应力等)的能力。例如，矩形柔性电路板可以沿着矩形柔性电路板的最大表面是柔性的。矩形柔性电路板沿着其边缘的至少一部分可以是柔性的和/或刚性的。柔性可以作为形成柔性电路板和/或柔性电路板的层的材料(或多个)(例如，金属，诸如铜、铜合金、铌、铝等，介电材料、非金属、聚合物、橡胶等)的属性来实现，通过铰接和/或分割柔性电路板来实现(例如，铰接和/或者分割刚性部分)，和/或任何其他合适的方式。基板(或多个)可以是严格平坦的(例如，在长度和宽度上具有基本上线性的横截面)和/或可以是大体平坦的，因为基板(或多个)在至少一个横截面中弯曲、褶皱或以其他方式是非线性的，但通常表示具有明显小于长度和宽度的深度(例如，小于长度和厚度的约10％)的形状。

在一些实施例中，柔性电路板可以包括至少一个接地层。接地层可以形成柔性电路板的外表面，诸如沿着最大表面的外表面。在一些实施例中，柔性电路板可以包括两个接地层，诸如两个平行且间隔开的接地层。例如，两个接地层可以形成柔性电路板的两个最大外表面。接地层可以用作电隔离层，以将接地层一侧上的信号线隔离以避免接地层另一侧上的干扰信号(例如，与其他层、其他板、环境等上的信号线路)。例如，接地层可以被耦合到接地和/或其他合适的地(或多个)。

接地层(或多个)可以是或可以包括任何合适的导电材料。在一些实施例中，接地层(或多个)可以是或可以包括超导接地层(或多个)，包括超导材料(或多个)，诸如在低于大约3开尔文下实现超导性的超导材料，诸如大约1开尔文，诸如大约20毫开尔文。例如，接地层(或多个)可以是或可以包括铌、锡、铝、二硫化钼、BSCCO和/或其他合适的超导材料。附加地和/或可替换地，接地层(或多个)可以是或可以包括具有高信号传送性能特性的材料，诸如低电阻、低反射率、低失真等，使得信号通过信号线基本上不变。例如，接地层(或多个)可以是或可以包括铜、金和/或具有高信号传送性能特性的其他合适材料。附加地和/或可替换地，接地层(或多个)可以是或可以包括具有期望的热特性的材料(或多个)，诸如适当的高热传递和/或低热传递，例如，铜、铜合金等。

在一些实施例中，柔性电路板可以包括至少一个介电层。介电层(或多个)可以是或可以包括任何合适的介电材料，诸如介电聚合物。在一些实施例中，介电层(或多个)可以是或可以包括柔性介电材料。作为一个示例，介电层(或多个)可以是或可以包括聚酰亚胺。介电层(或多个)的至少一部分可以被形成在接地层(或多个)的内表面的至少一个部分上或以其他方式设置在接地层内表面的近侧。例如，在一些实施例中，接地层的内表面可以与介电层的外表面配合。此外，在一些实施例中，两个介电层的内表面可以与布置在其间的信号线配合。

柔性电路板可以包括一条或多条信号线。一条或多条信号线可以被布置在至少一个介电层的表面(例如，内表面)上。例如，在一些实现中，一条或多条信号线可以被布置在两个介电层的相对内表面之间。信号线(或多个)可以是或可以包括任何合适的导电材料。在一些实施例中，信号线(或多个)可以是或可以包括超导信号线(或多个)，超导信号线包括超导材料(或多个)，诸如在低于大约3开尔文——诸如大约1开尔文，诸如大约20毫开尔文——下实现超导性的超导材料(或多个)。例如，信号线(或多个)可以是或可以包括铌、锡、铝、二硫化钼、BSCCO和/或其他合适的超导材料。附加地和/或可替换地，信号线(或多个)可以是或可以包括具有高信号传送性能特性的材料。作为示例，信号线(或多个)可以是或可以包括铜、金和/或具有高信号传送性能特性的其他合适材料。附加地和/或可替换地，信号线(或多个)可以是或可以包括具有期望热特性的材料(或多个)，例如，铜、铜合金等。

在一些实施例中，柔性电路板可以包括一个或多个通孔。例如，通孔可以延伸穿过接地层(或多个)、介电层(或多个)和/或信号线(或多个)。通孔可以用于改进信号线的隔离。在一些实施例中，通孔(或多个)可以被覆盖有沿着通孔延伸的通孔板。在一些实施例中，通孔板(或多个)可以是或可以包括导电材料，诸如铜。

根据本公开的示例方面的系统和方法可以提供许多技术效果和益处。例如，根据本公开的示例方面的系统和方法可以提供要在柔性电路板的超导材料上形成的金属结构，以提供与超导材料的改进的接合。金属结构对于与超导材料的接合连接是有用的。这可以例如在量子计算系统中提供改进的信号传送特性。

如本文所用，术语“大约”或“近似”与所述数值结合使用是指所述数值的10％以内。

现在参考附图，将进一步详细地讨论本公开的示例实施例。

图1描绘示例量子计算系统100。示例系统100是在一个或多个位置的一个或多个经典计算机或量子计算设备上实现为经典或量子计算机程序的系统的示例，其中可以实现下面描述的系统、组件和技术。图1描绘可以用于实现本公开的各方面的示例量子计算系统。使用本文所提供的公开内容的本领域普通技术人员将理解，在不偏离本公开内容的范围的情况下，可以使用其他量子计算结构或系统。

系统100包括与一个或多个经典处理器104进行数据通信的量子硬件102。例如，量子硬件102可以使用量子位表示和/或操纵信息。量子位可以是或包括任何合适的量子设备，其使得能够叠加多个状态，例如，“0”和“1”两个状态下的数据。作为一个示例，量子位可以是或包括超导材料的单位，诸如在低于大约3开尔文——诸如大约1开尔文，诸如20mK——的温度下实现超导性的超导材料。

量子硬件102可以包括用于执行量子计算的组件。例如，量子硬件102可以包括量子系统110、控制设备(或多个)112和读出设备(或多个)114(例如，读出谐振器(或多个))。量子系统110可以包括一个或多个多级量子子系统，诸如量子位寄存器。在一些实现中，多级量子子系统可以包括超导量子位，诸如通量量子位、电荷量子位、transmon量子位和gmon量子位等。

经典处理器(或多个)104可以是二进制处理器，诸如对表示为多个位的数据进行操作的处理器。作为一个示例，位可以用参考点(诸如存储单元、电路节点等)的低电压(例如，0V)和高电压(例如，5V)之间的电压差来表示。低电压可以与“0”状态相关联，且高电压可以与“1”状态相关联。除了经典处理器(或多个)104的任何其他合适的功能之外，经典处理器(或多个)104可以被配置为控制量子硬件102。例如，经典处理器(或多个)104可以被耦合到量子硬件102(例如，通过信号线)和/或被配置为发送控制信号以使用量子硬件102执行量子操作。作为一个示例，经典处理器(或多个)104可以被配置为发送在量子硬件102处实现量子门操作(例如，通过控制设备(或多个)112)的控制信号。附加地和/或可替换地，经典处理器(或多个)104可以被配置为发送使得量子硬件102执行量子态测量和/或将量子态测量提供给经典处理器(或多个)104(例如，通过读出设备(或多个)114)的控制信号。例如，经典处理器(或多个)104可以接收能够由经典处理器(或多个)104解释的量子系统110的测量值。

系统100使用的多级量子子系统的类型可以变化。例如，在一些情况下，可以方便地包括附接到一个或多个超导量子位——例如，transmon、flux、gmon、xmon或其他量子位——的一个或多个读出设备114。

量子电路可以经由耦合到一个或多个控制设备112的多条信号线(例如，图2的信号线120)被构造并应用于在量子系统110中包括的量子位寄存器。在量子位寄存器上操作的示例控制设备112可以用于实现量子逻辑门或量子逻辑门的电路，例如，哈达玛门、受控非(CNOT)门、受控相位门、T门、多量子位量子门、耦合器量子门等。一个或多个控制设备112可以被配置为通过一个或多个相应的控制参数(例如，一个或多个物理控制参数)在量子系统110上操作。例如，在一些实现中，多级量子子系统可以是超导量子位，并且控制设备112可以被配置为向控制线(例如，图2的信号线120)提供控制脉冲，以生成磁场来调整量子位的频率。

量子硬件102可以进一步包括读出设备114(例如，读出谐振器)。经由测量设备获得的测量结果108可以被提供给经典处理器104用于处理和分析。在一些实现中，量子硬件102可以包括量子电路，并且控制设备(或多个)112和读出设备(或多个)114可以实现通过物理控制参数(例如，微波脉冲)在量子系统110上操作的一个或多个量子逻辑门，物理控制参数通过包括在量子硬件102中的导线被发送。控制设备的进一步示例包括任意波形生成器，其中，DAC产生信号。

读出设备(或多个)114可以被配置为对量子系统110执行量子测量，并将测量结果108发送(例如，通过图2的信号线120)到经典处理器104。此外，量子硬件102可以被配置为从经典处理器104接收指定物理控制参数值106的数据(例如，通过图2的信号线120)。量子硬件102可以使用接收的物理控制参数值106来更新控制设备(或多个)112和读出设备(或多个)114在量子系统110上的动作。例如，量子硬件102可以接收指定表示包括在控制设备112中的一个或多个DAC的电压强度的新值的数据，并且可以相应地更新DAC在量子系统110上的动作。经典处理器104可以被配置为在初始量子态下初始化量子系统110，例如，通过向量子硬件102发送指定初始参数106集合的数据。

读出设备(或多个)114可以利用量子系统的元件——诸如量子位——的|0>和|1>状态的阻抗差来测量元件(例如，量子位)的状态。例如，由于量子位的非线性，当量子位处于状态|0>或状态|1>时，读出谐振器的谐振频率可以取不同的值。因此，从读出设备114反射的微波脉冲具有取决于量子位状态的幅度和相移。在一些实现中，Purcell过滤器可以与读出设备(或多个)114结合使用，以阻止量子位频率下的微波传播。

系统100包括控制设备(或多个)112。控制设备(或多个)112可以操作量子硬件102。例如，控制设备(或多个)112可以包括波形生成器，被配置为根据本公开的示例方面生成控制脉冲。

在一些实现中，控制设备(或多个)112可以包括数据处理装置和相关联的存储器。存储器可以包括具有指令的计算机程序，所述指令在由数据处理装置执行时使数据处理装置执行本文所述的一个或多个功能，诸如将控制信号施加到量子位和/或可调谐耦合器。

图2描绘根据本公开的示例实施例的示例量子计算系统100。如图2所示，量子硬件102，例如但不限于量子系统110、控制设备(或多个)112、读出设备(或多个)114和/或关于图1所讨论的量子硬件102的任何其他适当组件，可以位于低温冷却系统130内。附加地和/或可替换地，经典处理器(或多个)104可以位于低温冷却系统130的外部。低温冷却系统130可以是或者可以位于真空腔中。例如，量子硬件102和/或信号线(或多个)120(例如，柔性电路板)可以由腔室支架支撑，腔室支架被配置为插入真空罐中以形成真空腔。例如，腔室支架可以被配置为将量子硬件102布置在真空中(例如，由真空腔形成)。低温冷却系统130被配置为在真空腔内提供温度梯度(例如，多个冷却级)。例如，温度梯度可以由多个低温冷却级形成，诸如稀释冷冻机的级。稀释冷冻机的示例级可以是或可以包括，例如，第一中间夹持级、第一级脉冲管级、第二中间夹持级、第二级脉冲管级、静止级、中间热交换器级、混合室级、焦耳-汤普森冷却级、氦液化器级和/或稀释冷冻机的任何其他合适级。

低温冷却系统130可以被配置为冷却量子硬件102。附加地和/或替代地，经典处理器(或多个)104不被低温冷却系统130冷却。例如，经典处理器(或多个)104可以在室温附近的温度(例如，大约300开尔文)和/或大约100开尔文的温度下操作，而量子硬件102可以在大约绝对零度附近的温度下(例如，低于大约1开尔文)操作，这因此需要低温冷却系统130的冷却才能有效地操作。

量子计算系统100可以包括信号线(或多个)120。信号线(或多个)120可以将经典处理器(或多个)104耦合到量子硬件102。例如，由于经典处理器(或多个)104和量子硬件102可以进行信号通信，诸如除了发送任何其他合适的信号之外，还发送图1的参数(或多个)106和/或测量结果(或多个)108，因此经典处理器(或多个)104可以通过信号线120耦合到量子硬件102。例如，根据本公开的示例方面，信号线120可以是或可以包括一个或多个柔性电路板，诸如超导柔性电路板，被配置为耦合量子硬件102和经典处理器(或多个)104。通常，信号线120包括物理连接，以允许量子硬件102和经典处理器(或多个)104之间更快和/或更鲁棒的通信。如图2所示，信号线120可以至少部分地位于低温冷却系统130中，以提供与量子硬件102的耦合。信号线120的密度增加(例如，与量子硬件102的复杂性增加相关联)可能会在操作量子计算系统100中带来挑战，这可以通过包括根据本公开的示例方面的柔性电路板来缓解。

图3描绘根据本公开的示例实施例的示例量子计算系统300。量子计算系统300可以包括一个或多个经典处理器302和包含一个或者多个量子位的量子硬件304。量子计算系统300可以包括被配置为支撑量子硬件304的腔室支架308和被配置为接纳腔室支架308并将量子硬件304布置在真空中的真空腔。真空腔可以形成从真空腔的端部(例如，盖307)到量子硬件304的冷却梯度。例如，真空腔可以形成从第一温度(诸如室温(例如，大约300开尔文)到第二温度(诸如在绝对零度或大约绝对零度(例如，大约10毫开尔文))的冷却梯度，以便在量子硬件304处提供量子位经历超导性的温度。在一些实施例中，冷却梯度可以由具有逐渐升高和/或降低的温度的多个冷却级形成。作为一个示例，冷却级可以是分级低温冷却系统的级，诸如稀释冷冻机。

量子计算系统300可以包括经典处理器(或多个)302和量子硬件304之间的一条或多条信号线。根据本公开的示例方面，量子计算系统300可以包括包含一条或多条信号的一个或多个柔性电路板306。柔性电路板(或多个)306可以被配置为由一条或多条信号线通过真空腔发送信号，以将一个或多个经典处理器302耦合到量子硬件304。柔性电路板(或多个)306可以包括多条信号线，并且除了提供改进的隔离、降低的热导率和/或改进的可扩展性之外，还可以提供显著改进的信号线密度。例如，包括根据本公开的示例方面的柔性电路板306以将经典处理器302耦合到量子硬件304可以提供可靠地扩展到当代和/或未来量子计算系统中实现和/或预期的越来越多的量子位的基础设施。在图4-图6中示出根据本公开的示例方面可以采用的示例柔性电路板

在一些实施例中，部分或全部柔性电路板(或多个)306可以包括至少一个接地层。接地层可以形成柔性电路板306的外表面，诸如沿着最大表面的外表面。在一些实施例中，柔性电路板306可以包括两个接地层，诸如两个平行且间隔开的接地层。例如，两个接地层可以形成柔性电路板306的两个最大外表面。接地层可以用作电隔离层，以将接地层的一侧上的信号线与接地层的另一侧上的干扰信号(例如，与其他层、其他板、环境等上的信号线路)隔离。例如，接地层可以耦合到地面和/或其他合适的地(或多个)。

接地层(或多个)可以是或可以包括任何合适的导电材料。在一些实施例中，接地层(或多个)可以是或可以包括超导接地层(或多个)，超导接地层(或多个)包括超导材料，诸如在低于大约3开尔文——诸如大约1开尔文，诸如大约20毫开尔文——下实现超导性的超导材料。例如，接地层(或多个)可以是或可以包括铌、锡、铝、二硫化钼、BSCCO和/或其他合适的超导材料。附加地和/或可替换地，接地层(或多个)可以是或可以包括具有高信号传送性能特性的材料，诸如低电阻、低反射率、低失真等，使得信号通过信号线基本上不变。例如，接地层(或多个)可以是或可以包括铜、金和/或具有高信号传送性能特性的其他合适材料。附加地和/或可替换地，接地层(或多个)可以是或可以包括具有期望的热特性的材料(或多个)，诸如适当的高热传递和/或低热传递，诸如铜、铜合金等。

在一些实施例中，柔性电路板306可以包括至少一个介电层。介电层(或多个)可以是或可以包括任何合适的介电材料，诸如介电聚合物。在一些实施例中，介电层(或多个)可以是或可以包括柔性介电材料。作为一个示例，介电层(或多个)可以是或可以包括聚酰亚胺。介电层(或多个)的至少一部分可以形成在接地层(或多个)的内表面的至少一个部分上或以其他方式布置在接地层内表面的近侧。例如，在一些实施例中，接地层的内表面可以与介电层的外表面配合。此外，在一些实施例中，两个介电层的内表面可以与设置在其间的信号线配合。

柔性电路板306可以包括一条或多条信号线。一条或多条信号线可以被布置在至少一个介电层的表面(例如内表面)上。例如，在一些实现中，一条或多条信号线可以被布置在两个介电层的相对内表面之间。信号线(或多个)可以是或可以包括任何合适的导电材料。在一些实施例中，信号线(或多个)可以是或可以包括超导信号线(或多个)，超导信号线包括超导材料(或多个)，诸如在低于大约3开尔文——诸如大约1开尔文，诸如大约20毫开尔文——下实现超导性的超导材料(或多个)。例如，信号线可以是或可以包括铌、锡、铝、二硫化钼、BSCCO和/或其他合适的超导材料。附加地和/或可替换地，信号线(或多个)可以是或可以包括具有高信号传送性能特性的材料。作为示例，信号线(或多个)可以是或可以包括铜、金和/或具有高信号传送性能特性的其他合适材料。附加地和/或可替换地，信号线可以是或可以包括具有期望的热特性的材料，例如，铜、铜合金等。

在一些实施例中，柔性电路板306可以包括一个或多个通孔。例如，通孔可以延伸穿过接地层(或多个)、介电层(或多个)和/或信号线(或多个)。通孔可以用于改进信号线的隔离。在一些实施例中，通孔(或多个)可以覆盖有沿着通孔(或多个)延伸的通孔板(或多个)。在一些实施例中，通孔板(或多个)可以是或可以包括导电材料，诸如铜。

例如，在一些实施例中，量子计算系统300可以包括与一个或多个经典处理器(或多个)302进行数据通信的量子硬件304。例如，量子硬件304可以使用量子位来表示和/或操纵信息。量子位可以是或包括任何合适的量子设备，其使得能够叠加多个状态，例如，“0”和“1”两个状态。作为一个示例，量子位可以是或包括超导材料的单位，诸如在低于大约3开尔文——诸如大约1开尔文，诸如大约20毫开尔文——下实现超导性的超导材料。在一些实施例中，量子计算系统300可以包括一个或多个多级量子子系统，诸如量子位寄存器。在一些实现中，多级量子子系统可以包括超导量子位，诸如通量量子位、电荷量子位、transmon量子位和gmon量子位等。

经典处理器(或多个)302可以是二进制处理器，诸如对表示为多个位的数据进行操作的处理器。作为一个示例，位可以用参考点(诸如存储单元、电路节点等)的低电压(例如0V)和高电压(例如5V)之间的电压差来表示。低电压可以与“0”状态相关联，且高电压可以与“1”状态相关联。除了经典处理器(或多个)302的任何其他合适的功能(或多个)之外，经典处理器(或多个)302可以被配置为控制量子硬件304。例如，经典处理器302(或多个)可以耦合到量子硬件304(例如，根据本公开的示例方面，通过包括在柔性电路板306中的信号线)和/或被配置为发送控制信号以使用量子硬件304执行量子操作。作为一个示例，经典处理器(或多个)302可以被配置为发送在量子硬件304处实现量子门操作(例如，通过控制设备)的控制信号。附加地和/或可替换地，经典处理器(或多个)302可以被配置为发送使得量子硬件304执行量子态测量和/或将量子态测量提供给经典处理器302(例如，通过读出设备)的控制信号。例如，经典处理器(或多个)302可以接收可以由经典处理器(或多个)302解释的量子系统的测量。

根据本公开的示例方面，量子计算系统300可以包括一个或多个柔性电路板306，该柔性电路板包括一条或多条信号线。经典处理器(或多个)302可以耦合到至少一个第一柔性电路板。例如，经典处理器(或多个)302可以通过经典柔性互连332耦合到第一柔性电路板314。经典柔性互连332可以从经典信号发送介质(例如，同轴电缆)312转换到第一柔性电路板314。

作为一个示例，经典柔性互连332可以是或可以包括压缩插入件。压缩插入器可以包括弹簧垫的阵列(例如，二维阵列)。诸如经由一根或多根同轴电缆312(例如，每条信号线一根同轴电缆312)接收来自经典处理器(或多个)302的信号的连接器可以抵靠(against)压缩插入器被压缩，以在弹簧垫和连接器(例如，同轴电缆)之间形成信号通信。每个弹簧垫可以耦合到第一柔性电路板314上的信号线，使得信号可以从经典处理器(或多个)302(例如，同轴电缆)发送到信号线。压缩插入器可以提供用于将具有相对更低空间密度的信号传输介质312(诸如同轴电缆，可能占据相对较大空间量)连接到具有相对更高空间密度的信号传输介质，诸如嵌入根据本公开的示例方面提供的第一柔性电路板314中的信号线。此外，压缩插入器可以实现适合于量子计算应用的信号线之间的高隔离和/或沿着信号线的低反射率。

在一些实施例中，第一柔性电路板(或多个)314可以是或可以包括在接地层(或多个)和/或信号线(或多个)处的第一柔性电路板材料。可以选择第一柔性电路板材料以提供高信号传送性能特性。作为示例，第一柔性电路板材料可以是或可以包括铜、黄铜、金和/或具有高信号传送性能特性的其他合适材料。例如，第一柔性电路板(或多个)314可以包括铜信号线和/或接地层(或多个)，以提供高信号传送性能特性。

第一柔性电路板(或多个)314可以穿过定位在真空腔的端部(例如，入口)处的气密密封352，诸如盖307。例如，柔性电路板(例如，第一柔性电路板314)可以被配置为穿过气密密封352，使得柔性电路板(例如，第一柔性电路板314)的第一部分被布置在真空腔内，且柔性电路板(例如，第一柔性电路板314)的第二部分被布置在真空腔的外部，同时气密密封352形成用于真空腔的真空密封。气密密封352可以使第一柔性电路板314(或多个)进入真空腔，而不会(例如，基本上)破坏由真空腔产生的真空。作为一个示例，气密密封352可以包括用于每个第一柔性电路板314的装配密封。装配密封(或多个)可以接纳第一柔性电路板(或多个)314，并与第一柔性电路板(或多个)314的表面(或多个)形成真空密封。此外，气密密封352可以包括一个或多个密封槽，被配置为接纳装配密封(或多个)和/或第一柔性电路板(或多个)314。例如，装配密封(或多个)可以与密封槽(或多个)形成真空密封，同时允许第一柔性电路板(或多个)314穿过密封槽(或多个)并进入真空腔。以这种方式，柔性电路板(或多个)306可以进入真空腔，而不会经历来自电路板中的断裂的信号中断，因为板可以连续地进入真空腔。在一些实施例中，气密密封352可以包括紧固系统以将装配密封固定到密封槽和/或形成真空密封，例如螺钉、螺栓、密封环、O形环等。在一些实施例中，气密密封352可以在不需要粘合材料(例如，胶水、树脂等)的情况下形成真空密封，使得例如残留的粘合材料不会污染柔性电路板306。

第一柔性电路板(或多个)314可以耦合到至少一个第二柔性电路板(或多个)316。第一柔性电路板314可以通过至少一个柔性-柔性互连334耦合到第二柔性电路板316。例如，柔性-柔性互连(或多个)334可以将第一柔性电路板314的接地层(或多个)、介电层(或多个)和/或信号线(或多个)(在结构上和/或电上)耦合到第二柔性电路板316。例如，柔性-柔性互连(或多个)334可以通过将第一柔性电路板314的组件焊接、熔接和/或以其他方式熔合到第二柔性电路板316来形成。柔性-柔性互连(或多个)334可以是或可以包括两个柔性电路板(或多个)306的任何合适的互连，例如对接接头、重叠接头和/或任何其他合适的互连(或多个)。

第二柔性电路板(或多个)316可以具有与第一柔性电路板(或多个)314至少不同的材料组成。在一些实施例中，第二柔性电路板(或多个)316可以是或可以包括位于接地层(或多个)和/或信号线(或多个)处的第二柔性线路板材料。可以选择第二柔性电路板材料以提供高信号传送性能特性和/或降低的热导率。作为示例，第二柔性电路板材料可以是或可以包括铜合金和/或具有期望的热特性的其他合适材料。例如，第二柔性电路板(或多个)316可以包括铜合金信号线和/或接地层(或多个)，以提供来自真空腔上部(例如，第一电路板314)的降低的热导率和/或驱散在后续组件(诸如表面安装衰减器354)处产生的热。

在一些实施例中，第二柔性电路板(或多个)316可以耦合到至少一个表面安装衰减器板318。例如，第二柔性电路板(或多个)316可以通过至少一个柔性-柔性互连336耦合到表面安装衰减器板(或多个)318。例如，柔性-柔性互连(或多个)336可以将第二柔性电路板316的接地层(或多个)、介电层(或多个)和/或信号线(或多个)(在结构上和/或电上)耦合到表面安装衰减器板318。例如，柔性-柔性互连(或多个)336可以通过将第二柔性电路板316的部件焊接、熔接和/或以其他方式熔合到表面安装衰减器板318来形成。柔性-柔性互连(或多个)336可以是或可以包括两个柔性电路板(或多个)306的任何合适的互连，例如对接接头、重叠接头和/或任何其他合适的互连(或多个)。

表面安装衰减器板318可以是柔性印刷电路板。在一些实施例中，表面安装衰减器板(或多个)318可以是或可以包括位于接地层(或多个)和/或信号线(或多个)的表面安装衰减板材料。可以选择表面安装衰减器板材料以提供高信号传送性能特性。例如，表面安装衰减器板材料可以是或可以包括铜、黄铜、金和/或具有高信号传送性能特性的其他合适材料。例如，表面安装衰减器板可以包括铜信号线和/或接地层(或多个)，以提供高信号传送性能特性。

表面安装衰减器板(或多个)318可以包括一个或多个表面安装衰减器354。表面安装衰减器(或多个)354可以被配置为衰减或阻挡热光子干扰。在一些实施例中，表面安装衰减器板(或多个)318和/或表面安装衰减器(或多个)354可以被放置在足够冷的温度下，使得表面安装衰减器(或多个)254不产生热光子。在一些实施例中，表面安装衰减器(或多个)354可以被布置在隔离板中。隔离板可以被配置为隔离一个或多个表面安装衰减器。隔离板可以附接到表面安装衰减器板(或多个)318。在一些实施例中，隔离板可以被安装到接地层和/或接地。隔离板可以包括一个或多个腔，腔被配置为将第一表面安装衰减器与第二表面安装衰减器隔离。例如，腔可以沿第二表面安装衰减器的方向围绕第一表面安装衰减器，并且阻挡衰减器之间的串扰。

量子计算系统300可以包括至少一个第三柔性电路板320。例如，表面安装衰减器板(或多个)318可以通过至少一个柔性-柔性互连338耦合到第三柔性电路板(或多个)320。例如，柔性-柔性互连(或多个)338可以将表面安装衰减器板318的接地层(或多个)、介电层(或多个)和/或信号线((或多个)在结构上和/或电上)耦合到第三柔性电路板320。例如，柔性-柔性互连(或多个)338可以通过将表面安装衰减器板318的组件焊接、熔接和/或以其他方式熔合到第三柔性电路板320来形成。柔性-柔性互连(或多个)338可以是或可以包括两个柔性电路板(或多个)306的任何合适的互连，例如对接接头、重叠接头和/或任何其他合适的互连(或多个)。

第三柔性电路板(或多个)320可以定位在真空腔中的冷却梯度足够冷的点处，使得一些材料表现出超导性。例如，第三柔性电路板(或多个)320的至少一部分可以具有低于大约三开尔文的温度。

在一些实施例中，第三柔性电路板(或多个)320可以是或可以包括位于接地层(或多个)和/或信号线(或多个)处的第三柔性线路板材料。第三柔性电路板(或多个)320的材料可以被选择为在第三柔性线路板布置320的至少一部分经历超导的温度下是超导的。作为示例，第三柔性电路板(或多个)320的材料可以是或可以包括铌、锡、铝和/或其他合适的超导材料。例如，第三柔性电路板(或多个)320可以包括镀铜铌信号线和/或接地层(或多个)，以提供超导性。例如，镀铜铌板(或多个)上的镀铜可用于与超导铌对接，这可提供改进的信号发送特性。在一些实施例中，镀铜铌板(或多个)可以通过首先施加铌层，然后施加粘附层(例如，薄铜层)以防止氧化物的形成，然后施加较厚的铜层来形成。

在一些实施例中，第三柔性电路板(或多个)320可以耦合到至少一个第四柔性电路板322。第三柔性电路板(或多个)320可以通过至少一个柔性-柔性互连340耦合到第四柔性电路板(或多个)322。例如，柔性-柔性互连(或多个)340可以将第三柔性电路板320的接地层(或多个)、介电层(或多个)和/或信号线(或多个)(在结构上和/或电上)耦合到第四柔性电路板322。例如，可以通过将第三柔性电路板320的部件焊接、熔接和/或以其他方式熔合到第四柔性电路板322来形成柔性-柔性互连(或多个)340。柔性-柔性互连(或多个)340可以是或可以包括两个柔性电路板(或多个)306的任何合适的互连，例如对接接头、重叠接头和/或任何其他合适的互连(或多个)。

第四柔性电路板(或多个)322可以将第三柔性电路板(或多个)320耦合到量子硬件304。例如，在第四柔性电路板(或多个)322的端部处的连接器342可以附接到与量子硬件304进行信号通信的端口。作为一个示例，连接器可以是T形接头连接器，诸如包括超导材料(例如，锡)的T形接头连接器。附加地和/或可替换地，连接器342可以是平面弹簧阵列。

在一些实施例中，第四柔性电路板(或多个)322可以是或可以包括位于接地层(或多个)和/或信号线(或多个)处的第四柔性线路板材料。可以选择第四柔性电路板(或多个)322的材料以提供高信号传送性能特性。作为示例，第四柔性电路板(或多个)322的材料可以是或可以包括铜、黄铜、金和/或具有高信号传送性能特性的其他合适材料。例如，第四柔性电路板(或多个)322可以包括铜信号线和/或接地层(或多个)，以提供高信号传送性能特性。附加地和/或可替换地，第四柔性电路板(或多个)322的材料可以被选择为在第四柔性线路板(或多个)322的至少一部分操作的温度下是超导的。例如，第四柔性电路板(或多个)322材料可以是或可以包括铌、锡、铝、二硫化钼、BSCCO和/或其他合适的超导材料。

在一些实施例中，第四柔性电路板(或多个)322可以是或可以包括过滤器356，诸如XYZ和/或IR过滤器356。例如，过滤器356可以被配置为减少噪声、热光子和/或其他潜在干扰源的影响。作为一个示例，过滤器356可以包括第四柔性电路板(或多个)322中的腔，腔填充有过滤材料，诸如颗粒悬浮液，以提供XYZ/IR过滤。在一些示例中，过滤器材料可以对第一频率的信号提供较小的衰减，而对第二更高频率的信号则提供较大的衰减。例如，一些过滤器材料提供衰减，以基本上单调的方式随着目标频带的至少一部分的信号频率的增加而增加。在一些实施例中，过滤器材料的各方面可以被配置用于低通和/或带通操作。

在一些实施例中，过滤器356可以由第四柔性电路板(或多个)322内的腔(例如，介电材料内的腔)的一个或多个边界界定。例如，第四柔性电路板(或多个)322内的腔可以用过滤材料(例如，磁性负载的聚合物)填充。在一些实施例中，当过滤材料处于任何可倾倒的、可注射的和/或可成型的状态(例如，流动颗粒、柔软/增塑材料、凝胶、浆料、糊状物、泡沫、未固化热固性材料、软化/熔化的热塑性塑料等)时，可以经由第四柔性电路板(或多个)322内的通路用过滤材料填充(例如，部分地或完全地)腔。在一些实施例中，腔可填充有基本固态的过滤材料(例如，通过压入空腔等)。

图4描绘了根据本公开的示例实施例的示例柔性电路板400的截面图。柔性电路板400可以包括一条或多条信号线406。柔性电路板400可以被配置为通过一条或多条信号线406发送信号，诸如通过真空腔来将一个或多个经典处理器耦合到量子硬件。柔性电路板400可以包括多条信号线406，并且除了提供改进的隔离、降低的热导率和/或改进的可扩展性之外，还可以提供显著改进的信号线密度。例如，包括根据本公开的示例方面的柔性电路板(或多个)400以将经典处理器耦合到量子硬件可以提供可靠地扩展到在当代和/或未来量子计算系统中实现和/或预期的越来越多的量子位的基础设施。

如本文所使用的，“柔性电路板”是指包括至少一个大体上平坦的基板(例如，分层基板)或其他支撑件的板，其上形成或以其他方式布置一条或多条信号线406，并且在至少一个平面中具有柔性。如本文所用，“柔性”是指在不断裂的情况下变形(例如，承受机械应力等)的能力。例如，矩形柔性电路板400可以沿着矩形柔性电路板400的最大表面是柔性的。矩形柔性电路板400沿着其边缘的至少一部分可以是柔性的和/或刚性的。柔性可以作为形成柔性电路板400和/或柔性电路板的层的材料(例如，金属，诸如铜、铜合金、铌、铝等，介电材料、非金属、聚合物、橡胶等)的属性来实现，通过铰接和/或分割柔性电路板400(例如，铰接和/或者分割刚性部分)和/或以任何其他合适的方式实现。基板可以是严格平面的(例如，在长度和宽度上具有基本上线性的横截面)和/或可以是大体平面的，因为基板在至少一个横截面中弯曲、褶皱或以其他方式是非线性的，但通常表示具有明显小于长度和宽度的深度(例如，小于长度和厚度的约10％)的形状。

在一些实施例中，柔性电路板400可以包括至少一个接地层402。接地层402可以形成柔性电路板400的外表面，诸如沿着最大表面的外表面。在一些实施例中，柔性电路板400可以包括两个接地层402，诸如两个平行且间隔开的接地层402。例如，两个接地层402可以形成柔性电路板400的两个最大外表面。接地层402可以用作电隔离层，以将接地层402一侧上的信号线406与接地层402另一侧上的干扰信号(例如，来自其他层、其他板、环境等上的信号线路406)隔离。例如，接地层402可以耦合到地面和/或其他合适的地。

接地层(或多个)402可以是或可以包括任何合适的导电材料。在一些实施例中，接地层(或多个)402可以是或可以包括包含超导材料的超导接地层(或多个)402，诸如在低于大约3开尔文——诸如大约1开尔文，诸如大约20毫开尔文——下实现超导性的超导材料(或多个)。例如，接地层(或多个)402可以是或可以包括铌、锡、铝和/或其他合适的超导材料。附加地和/或可替换地，接地层(或多个)402可以是或可以包括具有高信号传送性能特性的材料，诸如低电阻、低反射率、低失真等，使得信号通过信号线基本上不变。例如，接地层402可以是或可以包括铜、金和/或具有高信号传送性能特性的其他合适材料。附加地和/或可替换地，接地层(或多个)402可以是或可以包括具有期望的热特性的材料，诸如适当的高热传递和/或低热传递，例如，铜、铜合金等。

在一些实施例中，柔性电路板400可以包括至少一个介电层404。介电层(或多个)404可以是或可以包括任何合适的介电材料，诸如介电聚合物。在一些实施例中，介电层(或多个)404可以是或可以包括柔性介电材料。作为一个示例，介电层(或多个)404可以是或可以包括聚酰亚胺。介电层(或多个)404的至少一部分可以形成在接地层(或多个)402的内表面的至少一个部分上或以其他方式布置在接地层的内表面的近侧。例如，在一些实施例中，接地层402的内表面可以与介电层404的外表面配合。此外，在一些实施例中，两个介电层404的内表面可以与设置在其间的信号线406配合。

柔性电路板400可以包括一条或多条信号线406。一条或多条信号线406可以被布置在至少一个介电层404的表面(例如，内表面)上。例如，在一些实现中，一条或多条信号线406可以被布置在两个介电层404的相对内表面之间。信号线(或多个)406可以是或可以包括任何合适的导电材料。在一些实施例中，信号线(或多个)406可以是或可以包括包含超导材料的超导信号线(或多个)，诸如在低于大约3开尔文——诸如低于大约1开尔文，诸如低于大约20毫开尔文——下实现超导性的超导材料。例如，信号线(或多个)406可以是或可以包括铌、锡、铝和/或其他合适的超导材料。附加地和/或可替换地，信号线(或多个)406可以是或可以包括具有高信号传送性能特性的材料。作为示例，信号线(或多个)406可以是或可以包括铜、金和/或具有高信号传送性能特性的其他合适材料。附加地和/或可替换地，信号线(或多个)406可以是或可以包括具有期望的热特性的材料(或多个)，例如，铜、铜合金等。

图5描绘根据本公开的示例实施例的示例柔性电路板500的截面图。柔性电路板500可以包括参考图4的柔性电路板400所讨论的各种组件，例如接地层(或多个)402、介电层(或多个)404和/或信号线(或多个)406。另外，柔性电路板500可以包括一个或多个通孔502。例如，通孔(或多个)502可以延伸穿过接地层(或多个)402、介电层(或多个)404和/或信号线(或多个)406。通孔(或多个)可以用于提高信号线406的隔离。在一些实施例中，通孔(或多个)502可以覆盖有沿着通孔(或多个)502延伸的通孔板(或多个)504。通孔板(或多个)504可以是任何合适的材料。例如，在一些实施例中，通孔板504可以是或可以包括导电材料，例如，铜。

图6描绘根据本公开的示例实施例的示例柔性电路板600的截面图。柔性电路板600可以包括参考图4的柔性电路板400所讨论的各种组件，例如，接地层(或多个)402、介电层(或多个)404和/或信号线(或多个)406。另外，柔性电路板600可以包括互连垫602。互连垫602可以耦合到柔性电路板600上的导电材料，诸如接地层(或多个)402和/或信号线(或多个)406。附加地和/或可替换地，柔性电路板600中的通孔(或多个)604可以覆盖有通孔板606。通孔板(或多个)606可以由与互连垫602相同的材料形成和/或与互连垫602同时形成。

在一些实施例中，接地层(或多个)402和/或信号线(或多个)406可以是超导材料，并且互连垫602可以是诸如铜的材料，以提供与超导接地层(或多个)402或超导信号线(或多个)406的改进的接合。例如，这可以解决与超导材料的接合和/或超导材料之间的接合相关的一些困难。在一些实施例中，粘附层(未示出)可以被包括在互连垫602和导电材料(例如，接地层(或多个)402和/或信号线(或多个)406)之间。在一些实施例中，粘附层(或多个)可以是与接地层(或多个)402和/或信号线(或多个)406和/或互连垫(或多个)602的材料不同的材料，诸如钛。在一些实施例中，互连垫602和/或通孔板606可以由沉积的铜形成，然后由电镀的铜形成。例如，互连垫602和/或通孔板606的一部分可以首先被沉积为金属膜(例如，在一些实施例中，除了粘附层之外)，然后互连垫604和/或通孔板606的其余部分可以被电镀。互连垫602和/或通孔板606可以在真空中被沉积，以防止互连垫602与柔性电路板600之间的接合受到污染。

在一些实施例中，至少一个超导层(例如，接地层402和/或信号线406)可以具有第一端和相对的第二端。第一互连垫602可以被布置在至少一个超导层的第一端上。第二互连垫602可以被布置在至少一个超导层的第二端上。

图7描绘根据本公开的示例实施例的制造工艺700的各个阶段710、720、730处的柔性电路板。对于制造工艺700，可以执行比图7所示更多或更少的步骤。在一些实施例中，步骤710、720和730可以连续执行。步骤710、720和730可以在超导层不暴露于氧气的情况下执行。例如，步骤710、720和730中的每一个都可以在真空中执行，而不会破坏步骤之间的真空。通过这种方式，可以减轻氧化物和/或其他污染物在柔性电路板的接合(例如，互连垫)处的形成。

例如，制造工艺700的第一步骤710可以包括在超导层704上沉积金属膜716。例如，金属膜716可以被沉积在超导层704的比最终金属结构738更大的表面上，例如，超导层704整个表面上。在一些实施例中，可以在超导层704的端部附近沉积金属膜716。超导层704可以被形成在介电层702上或以其他方式布置在介电层702上。例如，在一些实施例中，超导层704可以在步骤710之前被沉积在介电层702上。尽管金属膜716被描绘为沉积在超导层704的表面上，但是应当理解，金属膜716可以被沉积在延伸穿过至少超导层704和/或介电层702的通孔上。

制造工艺700的第二步骤720可以包括蚀刻金属膜716以形成金属膜726。例如，可以对金属膜716进行蚀刻，以至少去除金属膜716的去除部分。金属膜716的剩余部分可以形成金属膜726。例如，金属膜716的剩余部分(例如，金属膜726)可以大约为最终金属结构738的尺寸。在一些实施例中，金属膜726可以是或包括粘附层。例如，金属膜726可以包括第一材料(例如，钛)的第一层和/或第二材料(例如，铜)的第二层。在一些实施例中，第一层或第二层中的一个可以是与金属结构738相同的材料(例如，铜)，使得金属膜726至少形成金属结构738的一部分。

制造工艺700的第三步骤730可以包括在金属膜726上电镀金属结构738。例如，在一些实施例中，金属结构738的一部分可以首先被沉积在超导层704上作为金属膜726。金属结构738的剩余部分可以在金属膜726的沉积和蚀刻之后进行电镀。以这种方式，金属膜726可以用作粘附层，以将金属结构738固定到超导层704。此外，金属结构738和/或金属膜726可以向超导层704提供高质量的电接触(例如，无污染的电接触)，这可以有助于与超导层704对接。金属结构738可以是互连垫、通孔板和/或用于与超导层704对接的任何其他合适的金属结构。

图8描绘用于制造用于在量子计算系统中发送信号的柔性电路板的示例方法800。图8描绘为了说明和讨论的目的以特定顺序执行的步骤。使用本文所提供的公开内容，本领域普通技术人员将理解，在不偏离本公开的范围的情况下，本文所公开的任何方法的各种步骤可以被适配、修改、同时执行、省略、包括未图示的步骤、重新排列和/或以各种方式扩展。

方法800可以包括，在802，在介电层(例如，第一介电层)的第一侧上沉积超导层(例如，第一超导层)。例如，在一些实施例中，超导层可以是接地层和/或包括一条或多条信号线的超导信号线层。超导层可以是或可以包括超导材料，诸如在低于大约3开尔文下超导的材料，诸如大约1开尔文，诸如大约20毫开尔文。作为一个示例，超导材料可以是或包括铌。介电层可以是任何合适的电介质材料，诸如柔性电介质材料，诸如聚酰亚胺。

方法800可以包括，在804，在超导层上沉积金属膜(例如，第一金属膜)。例如，金属膜可以被沉积在比最终金属结构更大的面积上，诸如超导层的整个表面。金属膜可以包括至少一个层。作为一个示例，金属膜可以是与最终金属结构相同的材料。作为一个示例，金属膜可以是铜或者包括铜。例如，金属膜可以是通过沉积形成的最终金属结构的第一部分。金属膜可以用于防止污染物(例如，氧化物)的形成和/或将金属结构粘附到超导层。附加地和/或可替换地，金属膜可以包括具有与最终金属结构不同的材料的附加粘附层，诸如钛。附加的粘附层可以提高金属结构和/或金属膜对超导层的粘附性。

方法800可以包括，在806，蚀刻金属膜以去除金属膜的去除部分(例如，第一去除部分)并留下金属膜的剩余部分(例如，第一剩余部分)。例如，可以掩模金属膜的剩余部分，使得仅蚀刻金属膜的去除部分。可以蚀刻金属膜的去除部分，使得金属膜的剩余部分具有与金属结构大致相同的尺寸、形状和/或面积。例如，蚀刻可以修剪掉金属膜的不必要区域。

方法800可以包括，在808，将金属结构(例如，第一金属结构)电镀到金属膜的剩余部分上。例如，可以首先将金属结构的一部分形成为金属膜，并且可以通过在金属膜的顶部上电镀来形成金属结构的第二部分。通过这种方式，金属结构可以粘附到超导层中的超导材料，这可以提供与超导层的改进的接合。金属结构可以由任何合适的材料形成，诸如铜。金属结构可以是，例如，互连垫、通孔板和/或任何其他合适的金属结构。

对于柔性电路板中的任何合适数量的层，可以重复方法800。作为一个示例，方法800可以另外包括在第一介电层的第二侧上沉积第二超导层。例如，第一超导层可以是接地层，并且第二超导层可以为信号线层。第一介电层的第二侧可以与第一介电层的第一侧相对。方法800还可以包括在第二超导层上沉积第二金属膜。方法800还可以包括蚀刻第二金属膜以去除第二金属膜的第二去除部分并留下第二金属膜的第二剩余部分。方法800还可以包括将第二金属结构电镀到布置在第二超导层上的第二金属膜的第二剩余部分上。方法800还可以包括在第二超导层上沉积第二介电层。方法800还可以包括在第二介电层上沉积第三超导层。例如，第三超导层可以是第二接地层。方法800还可以包括在第三超导层上沉积第三金属膜。方法800还可以包括蚀刻第三金属膜以去除第三金属膜的第三去除部分并留下第三金属膜的第三剩余部分。方法800还可以包括将第三金属结构电镀到布置在第三超导层上的第三金属膜的第三剩余部分上。以这种方式，方法800可以提供超导柔性电路板，其包括用于两个接地层和信号线层中的每一个的互连垫和/或通孔板。

在一些实施例中，为了提供用于通孔的金属结构，方法800可以包括蚀刻通孔通过每个层(例如，介电层、接地层(或多个)和/或信号线)，并在通孔的内表面沉积金属膜。然后可以将金属结构(例如，通孔板)电镀在通孔的内表面中的金属膜上。以这种方式，金属膜和/或金属结构可以延伸穿过每个层。

在一些实施例中，可以在不将柔性电路板暴露于氧气的情况下执行方法800。例如，在一些实施例中，在超导层上沉积第一金属膜是在超导层不暴露于氧气的情况下执行的。作为一个示例，在沉积第一金属膜之前，包括超导层和介电层的柔性电路板可以被布置在真空中。可以保持真空直到氧污染的风险被去除，诸如直到金属结构被成功电镀。

图9描绘根据本公开的示例实施例的操作包括柔性电路板的量子计算系统的示例方法。方法900可以使用任何合适的量子计算系统来实现，诸如图1-图3中所示的任何量子计算系统100或300。图9描述为了说明和讨论的目的以特定顺序执行的步骤。使用本文所提供的公开内容，本领域普通技术人员将理解，在不偏离本公开的范围的情况下，本文所公开的任何方法的各种步骤可以被适配、修改、同时执行、省略、包括未图示的步骤、重新排列和/或以各种方式扩展。

方法900可以包括，在902，向一条或多条信号线发送控制脉冲。例如，控制脉冲可以由耦合到信号线(或多个)的一个或多个经典处理器来发送。控制脉冲可以是或可以包括经典(例如，二进制)计算机可读信号数据，诸如电压信号，和/或可由量子计算设备实现的信号。信号线(或多个)可以被布置在一个或多个柔性电路板中。柔性电路板可以包括被电镀在至少一条超导信号线上的至少一个金属结构，如本文所述。例如，柔性电路板可以是本文所讨论的任何合适的柔性电路板，诸如图4-图6的柔性电路板400、500和/或600。柔性电路板可以被布置在任何合适的量子计算系统中，诸如图1-图3的量子计算体系100和/或300。

方法900可以包括，在904，通过一个或多个柔性电路板将控制脉冲发送到一个或多个量子计算设备。例如，控制脉冲可以通过一个或多个柔性电路板中的信号线(或多个)被发送到量子计算设备。控制脉冲可以通过信号线被发送通过真空腔中的温度梯度。例如，携带控制脉冲的信号线(或多个)的温度可以从经典处理器(或多个)(例如，在室温和/或大约100开尔文量级的温度下)逐渐降低到量子计算设备(或多个)(例如，低于大约1开尔文的温度，诸如大约10mK)。

方法900可以包括，在906，施加控制脉冲以至少部分地基于控制脉冲实现至少一个量子操作。作为一个示例，在一些实施例中，量子操作(或多个)可以是或可以包括获得量子计算设备的状态测量。例如，控制脉冲可以指示量子计算设备(或多个)测量量子态和/或将量子态解析为基态表示。此外，测量的量子态可以被发送(例如，通过信号线)到经典处理器。

作为另一示例，在一些实施例中，量子操作(或多个)可以是或可以包括通过量子计算设备(或多个)和/或在量子计算设备(或多个)处实现至少一个量子门操作。例如，控制脉冲可以描述被施加到量子计算设备(或多个)(例如，量子位)以执行量子门控操作的微波脉冲。示例量子门控操作包括但不限于哈达玛门、受控非(CNOT)门、受控相位门、T门、多量子位量子门、耦合器量子门等。

本说明书中描述的数字和/或量子主题以及数字功能操作和量子操作的实现可以在数字电子电路、合适的量子电路实现，或更一般地，在量子计算系统、有形实现的数字和/或量子计算机软件或固件、数字和/或量子计算机硬件、包括本说明书中公开的结构及其结构等同物或它们中的一个或多个的组合中实现。术语“量子计算系统”可能包括但不限于量子计算机/计算系统、量子信息处理系统、量子密码系统或量子模拟器。

本说明书中描述的数字和/或量子主题的实现可以被实现为一个或多个数字和/或者量子计算机程序，即，编码在有形非临时性存储介质上的用于由数据处理装置执行或者控制数据处理装置的操作的数字和/或量子计算机程序指令的一个或多个模块。数字和/或量子计算机存储介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储基板、随机或串行存取存储设备、一个或多个量子位/量子位结构或它们中的一个或多个的组合。可替换地或附加地，程序指令可以被编码在人工生成的传播信号上，能够对数字和/或量子信息(例如，机器生成的电、光或电磁信号)进行编码，被生成以编码用于发送到合适的接收器设备以由数据处理装置执行的数字和/或者量子信息。

量子信息和量子数据是指由量子系统携带、保存或存储的信息或数据，其中最小非平凡系统是量子位，即定义量子信息单位的系统。可以理解，术语“量子位”包括所有量子系统，在对应的上下文中可以适当地近似为两级系统。这样的量子系统可以包括多级系统，例如，具有两个或更多个级。举例来说，这样的系统可以包括原子、电子、光子、离子或超导量子位。在许多实现中，可以用接地和第一激发态识别计算基态，然而可以理解，其中计算态被识别为更高级激发态(例如，量子态)的其他设置也是可能的。

术语“数据处理装置”是指数字和/或量子数据处理硬件，包括用于处理数字和/或者量子数据的所有类型的装置、设备和机器，例如包括可编程数字处理器、可编程量子处理器、数字计算机、量子计算机或多个数字和量子处理器或计算机，以及它们的组合。该装置还可以是或进一步包括专用逻辑电路，例如，FPGA(现场可编程门阵列)、ASIC(专用集成电路)或量子模拟器，即被设计为模拟或产生关于特定量子系统的信息的量子数据处理装置。特别是，量子模拟器是一种特殊用途的量子计算机，它不具备执行通用量子计算的能力。除了硬件之外，该装置可以可选地包括创建用于数字和/或量子计算机程序的执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统或它们中的一个或多个的组合的代码。

数字计算机程序，也可以被称为或描述为程序、软件、软件应用、模块、软件模块、脚本或代码，可以以任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言、声明或过程语言，并且它可以以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块，适合在数字计算环境中使用的组件、子程序或其他单元。量子计算机程序，也可以被称为或描述为程序、软件、软件应用、模块、软件模块、脚本或代码，可以用任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言，或声明或过程语言，并被翻译成合适的量子编程语言，或者可以用量子编程语言编写，例如，QCL、Quipper、Cirq等。

数字和/或量子计算机程序可以但不需要对应于文件系统中的文件。程序可以存储在保存其他程序或数据的文件的一部分中，例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本，存储在专用于所讨论的程序的单个文件中，或存储在多个协调文件中，例如，存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件。数字和/或量子计算机程序可以被部署为在一台数字或一台量子计算机上执行，或者在位于一个站点或分布在多个站点并通过数字和/或者量子数据通信网络互连的多台数字和/或量子计算机上执行。量子数据通信网络被理解为可以使用量子系统(例如，量子位)发送量子数据的网络。通常，数字数据通信网络不能发送量子数据，然而量子数据通信网络可以发送量子数据和数字数据。

本说明书中描述的处理和逻辑流程可以由一个或多个可编程数字和/或量子计算机来执行，与一个或多个数字和/或者量子处理器一起操作，在适当的情况下，执行一个或多个数字和/或量子计算机程序，以通过对输入数字和量子数据进行操作并产生输出来执行功能。处理和逻辑流程也可以由专用逻辑电路执行，并且装置也可以实现为专用逻辑电路，例如，FPGA或ASIC，或者量子模拟器，或者通过专用逻辑电路或量子模拟器与一个或多个编程数字和/或量子计算机的组合来执行。

对于要“配置为”或“可操作为”执行特定操作或动作的一个或多个数字和/或量子计算机或处理器组成的系统意味着系统已在其上安装了软件、固件、硬件或它们的组合，在操作中使系统执行操作或动作。对于要配置为执行特定操作或动作的一个或多个数字和/或量子计算机程序意味着一个或多个程序包括当由数字和/或者量子数据处理装置执行时使装置执行操作或动作的指令。量子计算机可以从数字计算机接收指令，在由量子计算装置执行时使装置执行操作或动作。

适用于执行数字和/或量子计算机程序的数字和/或者量子计算机可以基于通用或专用数字和/或量子微处理器或者两者，或者任何其他类型的中央数字和/或量子处理单元。通常，中央数字和/或量子处理单元将从只读存储器、随机存取存储器或适合于发送量子数据(例如，光子合)的量子系统或其组接收指令和数字和/或者量子数据。

数字和/或量子计算机的一些示例元件是用于进行或执行指令的中央处理单元以及用于存储指令和数字和/或者量子数据的一个或多个存储器设备。中央处理单元和存储器可以由专用逻辑电路或量子模拟器来补充或合并。通常，数字和/或量子计算机还将包括或可操作地耦合，以从用于存储数字和/或量子数据的一个或多个大容量存储设备(例如，磁、磁光盘或光盘)或适合于存储量子信息的量子系统接收数字和/或者量子数据，或者将数字和/或量子数据发送到一个或多个大容量存储设备或适合于存储量子信息的量子系统，或者二者。然而，数字和/或量子计算机不需要具有这样的设备。

适用于存储数字和/或量子计算机程序指令以及数字和/或者量子数据的数字和/或量子计算机可读介质包括所有形式的非易失性数字和/或量子存储器、介质和存储设备，包括例如半导体存储设备，例如，EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，例如，内部硬盘或可移动磁盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM磁盘；以及量子系统，例如，俘获的原子或电子。可以理解，量子存储器是能够以高保真度和高效率长期存储量子数据的设备，例如，光用于发送的光-物质接合，以及用于存储和保存量子数据的量子特征(诸如叠加或量子相干性)的物质。

本说明书中描述的各种系统或其部分的控制可以在数字和/或量子计算机程序产品中实现，该产品包括存储在一个或多个非暂时性机器可读存储介质上的指令，并且可以在一个或多个数字和/或者量子处理设备上执行。本说明书中描述的系统或其部分可以各自实现为装置、方法或电子系统，其可以包括一个或多个数字和/或量子处理设备以及用于存储可执行指令以执行本说明书中所描述的操作的存储器。

尽管本说明书包含许多特定实现细节，但是这些细节不应被解释为对任何发明或所要求保护的范围的限制，而应解释为对特定发明的特定实施例而言特定的特征的描述。在单独的实施例的上下文中在本说明书中描述的特定特征也可以在单个实施例中组合实现。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以分别在多个实施例中或以任何合适的子组合来实现。此外，尽管上面可以将特征描述为以特定组合起作用并且甚至最初如此宣称，但是在一些情况下，可以从组合中删除所要求保护的组合中的一个或多个特征，并且可以将所要求保护的组合用于子组合或子组合的变型。

类似地，尽管在附图中以特定顺序描绘了操作，但是这不应理解为要求以所示的特定顺序或以连续的顺序执行这样的操作，或者执行所有示出的操作以实现期望的结果。在特定情况下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，上述实施例中的各种系统模块和组件的分离不应被理解为在所有实施例中都需要这种分离，并且应当理解，所描述的程序组件和系统通常可以一起集成在单个软件产品或打包成多个软件产品。

已经描述了主题的特定实施例。其他实施例在所附权利要求的范围内。例如，权利要求中记载的动作可以以不同的顺序执行并且仍然实现期望的结果。作为一个示例，附图中描绘的处理不一定需要所示的特定顺序或连续顺序来实现期望的结果。在特定情况下，多任务和并行处理可能是有利的。