本公開一般涉及量子計算，并且更具體地，涉及量子計算芯片設(shè)計。

背景技術(shù)：

1、超導量子計算是在超導電子電路中的量子計算機的一種實現(xiàn)方式。量子計算研究了量子現(xiàn)象在信息處理和通信中的應(yīng)用。存在量子計算的各種模型，并且最受歡迎的模型包括量子位和量子門的概念。量子位是具有兩種可能狀態(tài)、但是可以處于兩種狀態(tài)的量子疊加中的位的一般化。量子門是邏輯門的一般化，然而，量子門描述了在給定量子位的初始狀態(tài)下，在門被應(yīng)用于它們之后一個或多個量子位將經(jīng)歷的變換?？梢栽诓煌臒岣綦x階段中操作的各種部件，諸如低噪聲放大器，可以用于與量子位通信。許多量子現(xiàn)象，諸如疊加和糾纏，在經(jīng)典計算世界中不具有類似性，因此可能涉及特殊的結(jié)構(gòu)、技術(shù)和材料。

2、量子計算將涉及大量的量子位以實現(xiàn)本領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)提出的潛力。目前，大多數(shù)現(xiàn)有的硅基器件是原始較小器件的越來越大的版本，例如，所有量子位都制造在單個芯片上。一旦量子位計數(shù)超過大約一千的數(shù)量級，制造這種單片器件變得困難或不可能，這既是因為所需的晶片尺寸，也是因為實際的考慮，諸如工具可用性或產(chǎn)量問題。因此，模塊化制造方法是值得關(guān)注的，其關(guān)注點在于緊密封裝的芯片以促進維持模塊之間的高質(zhì)量總線連接。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、根據(jù)一個實施例，量子計算(qc)芯片模塊包括具有封裝（footprint）的中介層芯片。量子位芯片凸點鍵合到所述中介層芯片并且被布置成使得所述量子位芯片延伸超過所述中介層芯片的封裝。所述中介層芯片延伸超過所述量子位芯片的邊緣，并且線束連接到所述中介層芯片。該構(gòu)造使得所述量子位芯片從所述中介層伸出，以在相鄰量子位芯片之間形成電容耦合總線。

2、在一個實施例中，所述線束包括超導柔性電纜。所述量子位芯片由所述超導柔性電纜中的電信號控制和讀取。使用所述超導電纜最小化熱和電信號的損失。

3、根據(jù)一個實施例，量子計算(qc)芯片模塊組件包括多個連接為一行的qc芯片模塊。每個qc芯片模塊包括具有封裝的中介層芯片。量子位芯片由凸點鍵合到所述中介層芯片并且被布置成使得所述量子位芯片延伸超過所述中介層芯片的封裝。所述中介層芯片延伸超過所述量子位芯片的邊緣。線束連接到中介層芯片，所述線束包括超導柔性電纜。所述量子位芯片由所述超導柔性電纜中的電信號控制和讀取。該組件通過使用所述中介層的邊緣來相對于彼此定位模塊而提供增強的尺寸精度。

4、在一個實施例中，所述多個qc模塊包括布置成l形幾何形狀的量子位芯片、中介層芯片和線束。所述l形幾何形狀允許所述量子位芯片的布置伸出到相鄰模塊上，以便于相鄰量子位芯片之間電容耦合總線。

5、在一個實施例中，在每個qc模塊中，所述線束附接在所述中介層芯片的兩個區(qū)域上，以與布置在所述中介層芯片上的所述量子位芯片形成t形幾何形狀。由于所述線束在所述中介層芯片的兩個區(qū)域上的連接，可以在中介層上布置增加數(shù)量的量子位。

6、在一個實施例中，所述量子位芯片與所述中介層芯片之間的間隙由將所述量子位芯片連接到所述中介層芯片的所述凸點鍵合的最終凸點高度限定，并且與多個qc芯片模塊中的任何模塊內(nèi)的所述量子位芯片與所述中介層間隙之間的間隙相同。具有“相同”凸點高度提供了所述qc模塊的部件的更精確的構(gòu)造。

7、根據(jù)一個實施例，一種構(gòu)造量子計算(qc)芯片模塊組件的方法包括以下操作：將多個qc芯片模塊連接成一排。每個qc芯片模塊包括具有封裝的中介層芯片、量子位芯片，該量子位芯片凸點鍵合到所述中介層芯片并被布置成使得所述量子位芯片延伸超過所述中介層芯片的封裝。所述中介層芯片延伸超過所述量子位芯片的邊緣。線束連接到中介層芯片，所述線束包括超導柔性電纜。所述量子位芯片由所述超導柔性電纜中的電信號控制和讀取。所述方法允許所述量子位芯片伸出到相鄰模塊上并且創(chuàng)建與相鄰qc模塊的電容耦合。

8、在一個實施例中，所述方法還包括將所述量子位芯片、所述中介層芯片和所述線束布置成l形幾何形狀。所述l形幾何形狀便于將多個qc模塊布置在一起并創(chuàng)建電容耦合總線。

9、在一個實施例中，在每個qc模塊中，所述線束附接在所述中介層芯片的兩個區(qū)域上，以與布置在所述中介層芯片上的所述量子位芯片形成t形幾何形狀。t形幾何形狀使可以連接到所述中介層的量子位的數(shù)量加倍及以上，從而允許更大且更密集的電路。

10、在一個實施例中，所述方法還包括通過將所述量子位芯片連接到所述中介層芯片的凸點鍵合的最終凸點高度來限定所述量子位芯片與所述中介層芯片之間的間隙。所述限定的間隙與所述多個qc模塊中的任何模塊內(nèi)的所述量子位芯片與所述中介層間隙之間的間隙相同。所述方法提供了更均勻和尺寸精確的結(jié)構(gòu)。

11、從以下結(jié)合附圖閱讀的說明性實施例的詳細描述中，這些和其它特征將變得顯而易見。

技術(shù)特征：

1.一種量子計算(qc)芯片模塊，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的qc芯片模塊，其中：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的qc芯片模塊，其中，所述量子位芯片與所述中介層芯片之間的間隙由將所述量子位芯片連接到所述中介層芯片的所述凸點鍵合的最終凸點高度限定。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的qc芯片模塊，其中：

5.一種量子計算(qc)芯片模塊組件，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的qc芯片模塊組件，其中所述多個qc模塊具有以l形幾何形狀布置的所述量子位芯片、所述中介層芯片和所述線束。

7.根據(jù)前述權(quán)利要求5至6中的任一項所述的qc芯片模塊組件，其中，在每個qc芯片模塊中，所述線束附接在所述中介層芯片的兩個區(qū)域上，以與布置在所述中介層芯片上的所述量子位芯片形成t形幾何形狀。

8.根據(jù)前述權(quán)利要求5至7中的任一項所述的qc芯片模塊組件，其中，所述量子位芯片與所述中介層芯片之間的間隙由將所述量子位芯片連接到所述中介層芯片的所述凸點鍵合的最終凸點高度限定，并且與所述多個qc芯片模塊中的任何模塊內(nèi)的所述量子位芯片與所述中介層間隙之間的間隙的尺寸相同。

9.根據(jù)前述權(quán)利要求5至8中的任一項所述的qc芯片模塊組件，其中，所述多個qc芯片模塊以平鋪的形式布置，以在第一qc芯片模塊的所述量子位芯片與相鄰qc芯片模塊的所述中介層芯片之間形成氣隙連接。

10.根據(jù)前述權(quán)利要求5至9中的任一項所述的qc芯片模塊組件，其中，所述多個qc芯片模塊布置在剛性底板上。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的qc芯片模塊組件，其中所述剛性底板包括對準脊，以便于所述多個qc芯片模塊的平面內(nèi)對準。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的qc芯片模塊組件，其中，所述剛性底板包括階梯，以使每個隨后布置的qc芯片模塊相比于先前布置的模塊升高固定高度。

13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的qc芯片模塊組件，其中，所述中介層芯片包括內(nèi)置間隔件，以在所述多個qc芯片模塊的第一qc芯片模塊的所述中介層芯片與相鄰qc模塊的所述量子位芯片之間保持基本恒定的間隙。

14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的qc芯片模塊組件，其中：

15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的qc芯片模塊組件，其中，相鄰qc模塊上的量子位芯片之間的耦合包括跨過所述相鄰qc模塊之間的氣隙的電容耦合。

16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的qc芯片模塊組件，其中，相鄰qc模塊上的量子位芯片之間的耦合包括所述相鄰qc模塊之間的電感耦合。

17.一種構(gòu)造量子計算(qc)芯片模塊組件的方法，包括：

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括將所述量子位芯片、所述中介層芯片和所述線束布置成l形幾何形狀。

19.根據(jù)前述權(quán)利要求17至18中的任一項所述的方法，其中在每個qc模塊中，所述線束附接在所述中介層芯片的兩個區(qū)域上，以與布置在所述中介層芯片上的所述量子位芯片形成t形幾何形狀。

20.根據(jù)前述權(quán)利要求17至19中任一項所述的方法，還包括通過將所述量子位芯片連接到所述中介層芯片的所述凸點鍵合的最終凸點高度來限定所述量子位芯片與所述中介層芯片之間的間隙，其中所限定的間隙與所述多個qc模塊中的任何模塊內(nèi)的所述量子位芯片與所述中介層之間的間隙相同。

21.根據(jù)前述權(quán)利要求17至20中的任一項所述的方法，還包括以平鋪形式布置所述多個qc模塊，以在第一qc芯片模塊的所述量子位芯片與相鄰qc芯片模塊的所述中介層芯片之間形成氣隙連接。

22.根據(jù)前述權(quán)利要求17至21中的任一項所述的方法，還包括將所述多個qc芯片模塊布置在剛性底板上。

23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括在所述剛性底板上的對準脊，以便于所述多個qc芯片模塊的平面內(nèi)對準。

24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括在所述剛性底板中的階梯，以使每個隨后布置的qc模塊相比于先前布置的qc模塊升高固定高度。

25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，還包括：

技術(shù)總結(jié)
一種量子計算(QC)芯片模塊，包括具有封裝的中介層芯片。量子位芯片凸點鍵合到中介層芯片并且被布置成使得量子位芯片延伸超過中介層芯片的封裝。中介層芯片延伸超過量子位芯片的邊緣。線束連接到中介層芯片。

技術(shù)研發(fā)人員：D·亞伯拉罕,J·庫特,M·庫馬夫
受保護的技術(shù)使用者：國際商業(yè)機器公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19