华为公布“量子芯片和量子计算机”专利，可解决良率低等问题
6月10日，国家知识产权局公布了华为技术有限公司（以下简称“华为”）发明专利“一种量子芯片和量子计算机”（CN114613758A）。
这项专利提供了一种量子芯片和量子计算机，涉及量子计算技术领域，以解决量子芯片制作难度大、良率低等问题。专利提供的量子芯片包括：
基板、M个子芯片、耦合结构和腔模抑制结构；
每个子芯片中包括N个量子比特，M个子芯片间隔的设置在基板的板面；
耦合结构用于实现M个子芯片之间的互连；
腔模抑制结构设置在每个子芯片的边缘和/或M个子芯片之间的间隙内，用于提升量子芯片的腔模频率。
其中，M为大于1的正整数，N为大于或等于1的正整数。
在专利提供的量子芯片中，以M个子芯片的方式组成量子芯片，从而会有效降低制作难度并提升制作良率；并且，当某一个子芯片出现质量缺陷时，也不会导致因质量缺陷所造成的成本大、资源浪费等问题。
下图是一种量子芯片01的结构示意图。其中，量子芯片01包括基板10、四个子芯片20、四个耦合结构30和一个腔模抑制结构40。四个子芯片20以矩形阵列的方式间隔的设置在基板10的第一板面(上板面)。四个耦合结构30分别设置在两个相邻的子芯片20之间，用于实现相邻两个子芯片20之间的连接，进而实现四个子芯片20之间的互连。腔模抑制结构40设置在四个子芯片20之间，用于提升量子芯片01的腔模频率。
在具体实施时，量子芯片01中可以包含M个子芯片20(图中示出了4个)，每个子芯片20中集成有N个量子比特。M个子芯片20之间通过耦合结构30实现互连。其中，M为大于1的整数，N为大于等于1的整数。
在进行制备时，可以对M个子芯片20进行单独制备，从而可以有效提升制作良率。例如，当量子芯片01中需要集成M*N个量子比特时，每个子芯片20中可以制备N个量子比特，由于芯片的制备良率与量子比特的数量高度相关。
因此，当芯片中集成有较少数量的量子比特时，其制备良率会得到有效提升。相反，当芯片中集成有较多数量的量子比特时，其制备良率会有显著的下降。因此，在专利提供的量子芯片01中，以M个子芯片20的方式组成量子芯片01，从而会有效的提升量子芯片01的良率。并且，当某一个子芯片20出现质量缺陷时，只需将其替换成质量合格的子芯片20即可，从而会明显改善因质量缺陷所造成的成本大、资源浪费等问题。
最后，还提供了一种量子计算机，包括操控系统、低温传输系统和量子芯片01。低温传输系统中包含低温微波电路，操控系统与量子芯片01之间通过低温微波电路进行连接，如下图所示。
其中，操控系统一般放在常温区，主要工作原理是：矢量信号发生器02用于产生微波操控信号，任意波发生器用于产生门控信号。
上述的两种控制信号通过低温微波电路传输至量子芯片01，以此对量子比特进行频率调谐、状态翻转和能级跃迁等操作。ADC(模/数转换器)用于采集处理量子信号。量子比特的量子信号经低温微波电路传输至ADC，以实现对量子比特信息的读取。其中，低温传输系统中可以包含制冷组件(如制冷机)，制冷组件用于为低温微波电路、量子芯片01提供低温环境，从而可以为低温微波电路和量子芯片创造出超导条件，以防止产生热噪声等不良影响。
专利详情：
http://epub.cnipa.gov.cn/Dxb/PatentDetail