量子比特组件制备方法、量子比特组件、量子芯片及设备与流程

1.本技术涉及微纳加工技术领域，特别涉及一种量子比特组件制备方法、量子比特组件、量子芯片及设备。


背景技术：

2.约瑟夫森结是目前常用的量子比特结构，其可以通过多兰桥(dolan bridge)的光刻胶结构进行制备。
3.在相关技术中，可以利用电子束曝光的方法在衬底表面的双层电子束光刻胶上做出含有底切的多兰桥光刻胶结构图形，然后采用先倾斜镀超导金属膜，然后氧化形成绝缘层，再垂直蒸镀超导金属膜的双倾角蒸镀方法制备出约瑟夫森结。
4.然后，上述制备约瑟夫森结的方案中，为了能够使约瑟夫森结能够与波导膜层相连通，需要限制波导膜层的厚度，从而影响制备出的量子比特组件的性能。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种量子比特组件制备方法、量子比特组件、量子芯片及设备，可以提高量子比特组件的性能，该技术方案如下。
6.一方面，提供了一种量子比特组件制备方法，所述方法包括：
7.在衬底上制备至少两个区域的波导膜层，所述波导膜层的侧面是从顶部向外延伸的斜面；
8.通过多兰桥光刻胶结构制备与所述波导膜层不相连的量子比特结构；所述量子比特结构包含三层结构，所述三层结构包含相互交叉的第一超导部分和第二超导部分，以及所述第一超导部分和所述第二超导部分之间的绝缘层；所述第一超导部分和所述第二超导部分的外表面分别覆盖有绝缘层；
9.去除所述第一超导部分上表面的第一目标区域的绝缘层，以及所述第二超导部分上表面的第二目标区域的绝缘层；
10.在所述波导膜层、所述量子比特结构、以及所述波导膜层和所述量子比特结构之间的衬底上蒸镀连接层，获得量子比特组件；所述连接层用于将所述第一超导部分和所述第二超导部分分别与不同区域的所述波导膜层相连通。
11.又一方面，提供了一种量子比特组件，所述量子比特组件包括：衬底、以及衬底上的至少两个区域的波导膜层、量子比特结构以及连接层；
12.所述波导膜层的侧面是从顶部向外延伸的斜面；
13.所述量子比特结构包含三层结构，所述三层结构包含相互交叉的第一超导部分和第二超导部分，以及所述第一超导部分和所述第二超导部分之间的绝缘层；所述第一超导部分和所述第二超导部分的外表面分别覆盖有绝缘层；
14.所述第一超导部分上表面存在未覆盖绝缘层的第一目标区域，所述第二超导部分上表面存在未覆盖绝缘层的第二目标区域；
15.所述连接层位于覆盖所述波导膜层、所述量子比特结构、以及所述波导膜层和所述量子比特结构之间的衬底；所述连接层用于将所述第一超导部分和所述第二超导部分分别与不同区域的所述波导膜层相连通。
16.另一方面，提供了一种量子芯片，所述量子芯片包含如上所述的量子比特组件。
17.再一方面，提供了一种计算机设备，所述计算机设备包含如上所述的量子芯片。
18.本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
19.通过将波导膜层的侧面制成斜面，并将量子比特结构制成相互交叉的两个超导部分，且两个超导部分的表面分别覆盖有绝缘层；然后再将两个超导部分表面各一个目标区域的绝缘层去除，使得量子比特结构中两个超导部分表面各自露出一部分，后续再蒸镀连接层，以将量子比特结构中两个超导部分分别与不同区域的波导模层相连；上述方案制得的量子比特组件中，由于波导膜层通过斜面与量子比特组件中的超导部分相连，不需要限制波导膜层的厚度，从而能够增加量子比特组件的适用范围，并提高量子比特组件的性能。
20.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
21.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
22.图1是本技术涉及的一种多兰桥光刻胶结构示意图；
23.图2是本技术涉及的一种约瑟夫森结的制备示意图；
24.图3是本技术涉及的一种量子比特结构的实物图；
25.图4是本技术涉及的一种不同厚度的波导膜层对应的蒸镀示意图；
26.图5是本技术一示例性实施例示出的量子比特组件制备方法的方法流程图；
27.图6是图5所示实施例涉及的量子比特组件制备流程图；
28.图7是图5所示实施例涉及的量子比特结构的俯视图；
29.图8是本技术一示例性实施例示出的量子比特组件制备方法的方法流程图；
30.图9是图8所示实施例涉及的湿法刻蚀示意图；
31.图10是图8所示实施例涉及的干法刻蚀示意图；
32.图11是图8所示实施例涉及的量子比特组件的制备流程图；
33.图12是图8所示实施例涉及的dolan桥的俯视即剖面侧视图；
34.图13是图8所示实施例涉及的量子比特组件制备原理图；
35.图14是本技术一示例性实施例示出的量子比特组件的结构示意图；
36.图15是本技术一示例性实施例示出的量子比特组件的侧视图；
37.图16是本技术一个实施例提供的方案应用场景的示意图；
38.图17是本技术一示例性实施例示出的生产线设备的示意图。
具体实施方式
39.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例
中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
40.量子比特(qubit)：在量子信息学中是量子信息的计量单位。不同于经典比特只能处于0或1其中一个态，量子比特可以同时处于0和1态，即0和1的量子叠加态。
41.约瑟夫森结(josephson junction)：或称为超导隧道结。一般是由两块超导体夹以某种很薄的势垒层(厚度≤库珀(cooper)电子对的相干长度)而构成的结构，例如s(superconductor，超导体)—i(半导体或绝缘体(insulator))—s(超导体)结构，简称sis。在约瑟夫森结中，超导电子可以通过隧道效应而从一边穿过半导体或绝缘体薄膜到达另一边。
42.超导量子芯片是可用于研究量子计算的重要载体之一，其一般由衬底、波导膜层(又俗称大电路结构)、量子比特结构、以及其他结构等组成。波导膜层的主要作用为传递控制量子比特的微波和电磁场，从理论上来说，考虑到微波和电磁场的损耗，波导膜层的厚度要相对厚一些比较好，这样做出来的器件性能，如q值会更佳。由于现阶段量子比特结构以约瑟夫森结为主，其双倾角蒸镀的制备方法限制了结区以及结与外电路连接的超导层厚度，所以大电路的波导膜层厚度也有了相应的限制。
43.约瑟夫森结的一种制备工艺如下：利用电子束曝光的方法在衬底表面的双层电子束光刻胶上做出含有底切的结构图形(又称为多兰(dolan)桥结构)，然后采用先倾斜镀超导金属膜，然后氧化形成氧化绝缘层，再垂直镀超导金属膜的双倾角蒸镀方法制备出结区。
44.请参考图1，其示出了本技术涉及的一种多兰桥光刻胶结构示意图。其中，图1中的(a)部分示出了多兰桥光刻胶结构的俯视图，图1中的(b)部分示出了
①
、
②
、
③
这三个切面的侧视剖面图。其中，虚线框11处即为约瑟夫森结与外部电路(即波导膜层)的连接区域。
45.请参考图2，其示出了本技术涉及的一种约瑟夫森结的制备示意图。以上述图1中的剖面
①
和剖面
③
为例，如图2所示，首先通过倾斜蒸镀的方式在衬底上蒸镀一层超导层，并在已经蒸镀的超导层表面制备氧化绝缘层，然后通过垂直蒸镀的方式，在氧化层的上层再蒸镀一层超导层，由于多兰桥的存在，两次不同倾角的蒸镀过程可以形成约瑟夫森结21。
46.从图2的剖面方向来看，两次不同倾角蒸镀的超导材料中，倾斜蒸镀的超导材料与外电路波导膜层连接，才能保证约瑟夫森结与外部电路连通，请参考图3，其示出了本技术涉及的一种量子比特结构的实物图。如图3所示，如果从图2所示的角度水平旋转90
°
的方向看，需要垂直蒸镀的部分与外电路波导膜层接触。
47.上文提到增加波导膜层的厚度可以提高超导量子比特的性能，然而在图2所示的蒸镀方案中，波导膜层的厚度无法增加，因此对于量子芯片的性能提升带来了较大阻碍。基于图1所示的多兰桥光刻胶结构，量子比特结构与外电路波导连接的部分是在双倾角蒸镀的垂直蒸镀的过程中做的。
48.比如，请参考图4，其示出了本技术涉及的一种不同厚度的波导膜层对应的蒸镀示意图。其中，图4所示的区域是图1中的虚线框11标出的区域(即波导膜层与约瑟夫森结连接的区域)。如图4中的(a)部分所示，当波导膜层较薄时，倾斜镀膜可以与波导有较好的连接，在制备绝缘层并垂直蒸镀后，可以保证倾斜蒸镀部分与波导膜层连通；如图4中的(b)部分所示，当波导膜层较厚时，倾斜蒸镀的超导薄膜部分无法与波导接触，因为之后制备了绝缘层，导致垂直蒸镀的超导薄膜即使接触到了波导膜层，也无法让波导膜层与倾斜蒸镀的超
导薄膜连通。并且，厚波导膜层如果不经过适当处理，其侧壁会比较竖直，导致垂直蒸镀后，与波导膜层接触的超导材料面积很小，容易出现接触不良的情况。
49.为了提高结构为约瑟夫森结的量子比特组件的性能，本技术后续实施例提供一种新的量子比特组件的制备方案。
50.请参考图5，其示出了本技术一示例性实施例示出的量子比特组件制备方法的方法流程图。如图5所示，该方法可以包括如下步骤：
51.步骤501，在衬底上制备至少两个区域的波导膜层，波导膜层的侧面是从顶部向外延伸的斜面。
52.波导(waveguide)是指用来定向引导电磁波的结构。
53.而波导膜层(waveguidefilm)则是在晶圆上蒸镀一层材料，然后通过微加工的方法形成特定图形的结构，这一层用来传输电磁波的薄膜即为波导膜层。这种膜层结构有时也会被称为“大电路”结构。
54.在本技术实施例中，可以首先在制备量子比特器件的衬底上制备侧面为斜面的波导膜层。
55.比如，请参考图6，其示出了本技术实施例涉及的量子比特组件制备流程图。如图6中的(a)部分所示，首先在衬底61上制备具有斜面的波导膜层62。该波导膜层62的剖面结构为上窄下宽，斜面从波导膜层62顶端开始向外延伸，直至与衬底61相接。
56.步骤502，通过多兰桥光刻胶结构制备与波导膜层不相连的量子比特结构；量子比特结构包含三层结构，所述三层结构包含相互交叉的第一超导部分和第二超导部分，以及第一超导部分和第二超导部分之间的绝缘层；并且，第一超导部分和第二超导部分的外表面分别覆盖有绝缘层。
57.其中，上述量子比特结构位于波导膜层的斜面的延伸方向上。也就是说，波导膜层的斜面与量子比特结构之间有一段露出的衬底。
58.在本技术实施例中，量子比特结构为约瑟夫森结，也就是说，该量子比特结构为超导-绝缘体-超导的结构，第一超导部分和第二超导部分之间由绝缘层进行隔离。其中，该量子比特结构可以通过多兰桥光刻胶结构进行制备。
59.其中，dolan桥(dolan bridge)光刻胶结构是用来制备约瑟夫森结的一种光刻胶结构。
60.比如，如图6中的(b)部分所示，在衬底61上制备具有斜面的波导膜层62后，通过多兰桥在衬底61上制备结构为约瑟夫森结的量子比特结构63，该量子比特结构63与波导膜层62不相连。其中，量子比特结构63包含3个部分，分别为量子比特结构63下半部分的第一超导部分63a、绝缘层63b、以及量子比特结构63上半部分的第二超导部分63c；绝缘层63b覆盖第一超导部分63a和第二超导部分63c。其中，上述第一超导部分63a和第二超导部分63c是交叉的两个超导部分。
61.以第一超导部分63a和第二超导部分63c分别是长条形的超导部分为例，请参考图7，其示出了本技术实施例涉及的量子比特结构的俯视图。如图7所示，第一超导部分63a和第二超导部分63c在交叉处构成约瑟夫森结，图6的视角是从下方向上观察量子比特结构的视角a的图像。
62.步骤503，去除第一超导部分上表面的第一目标区域的绝缘层，以及第二超导部分
上表面的第二目标区域的绝缘层。
63.其中，上述第一目标区域是第一超导部分上表面上，与第二超导部分对应区域之外的全部或者部分区域；相应的，第二目标区域是第二超导部分上表面上，与第一超导部分对应区域之外的全部或者部分区域。
64.在本技术实施例中，由于第一超导部分和第二超导部分相互交叉，因此，第一超导部分上表面的一部分被第二超导部分遮挡，而其余部分则露出。对此，本技术实施例所示的方案中，将第一超导部分上表面露出区域中的部分区域(即上述第一目标区域)的绝缘层去除，以使得第一超导部分对应上述第一目标区域的位置不被绝缘层覆盖。相应的，本技术实施例所示的方案还将第二超导部分上表面中的部分区域(即上述第二目标区域)的绝缘层去除。
65.比如，在图6中的(c)部分以及图7中，第一超导部分63a上表面的第一目标区域63d对应的绝缘层被去除，使得第一超导部分63a中对应第一目标区域63d下方的部分露出。在图7中，第二超导部分63c上表面的第二目标区域63e对应的绝缘层也被去除。
66.步骤504，在波导膜层、量子比特结构、以及波导膜层和量子比特结构之间的衬底上蒸镀连接层，获得量子比特组件；连接层用于将第一超导部分和第二超导部分分别与不同区域的波导膜层相连通。
67.比如，请参考图3和图6，其中，图6对应的是从图3的下方向上观察的视角下，量子比特组件制备区域的示意图。结合图3所示的量子比特结构，其中，约瑟夫森结分别与上方和左方的外部电路连接。其中，在约瑟夫森结的左侧，连接层将与左侧外部电路对应的波导膜层和第一超导部分连接；而在约瑟夫森结的上侧，连接层将与上侧外部电路对应的波导膜层和第二超导部分连接。
68.请参考图7，连接层64覆盖波导膜层62以及第一目标区域63d，由于第一目标区域63d处的绝缘层被去除，因此，连接层64可以连通波导膜层62和第一超导部分63a；同样的，连接层65覆盖波导膜层66以及第二目标区域63e，由于第二目标区域63e处的绝缘层被去除，因此，连接层65可以连通波导膜层66和第二超导部分63c。
69.在本技术实施例中，经过步骤503去除绝缘层之后，第一超导部分和第二超导部分均有露出的部分，此时，在波导膜层、量子比特结构、以及波导膜层和量子比特结构之间的衬底上蒸镀超导材料构成的连接层之后，该连接层可以连通波导膜层、波导膜层和量子比特结构、以及第一超导部分和第二超导部分中露出的位置，从而实现不同区域的波导膜层分别与第一超导部分以及第二超导部分的连通。
70.比如，在图6中的(d)部分，连接层64作为一个整体的超导层，连通了波导膜层62和第一超导部分63a。其中，由于波导膜层62与量子比特结构63对应的侧面为斜面，因此，只需要通过蒸镀方式，即可以使连接层64覆盖波导膜层62整个斜面，从而使得波导膜层62与量子比特结构63中的第一超导部分之间的充分连接，同时还不需要限制波导膜层62的厚度。
71.综上所述，通过将波导膜层的侧面制成斜面，并将量子比特结构制成相互交叉的两个超导部分，且两个超导部分的表面分别覆盖有绝缘层；然后再将两个超导部分表面各一个目标区域的绝缘层去除，使得量子比特结构中两个超导部分表面各自露出一部分，后续再蒸镀连接层，以将量子比特结构中两个超导部分分别与不同的波导模层相连；上述方案制得的量子比特组件中，由于波导膜层通过斜面与量子比特组件中的超导部分相连，不
需要限制波导膜层的厚度，从而能够增加量子比特组件的适用范围，并提高量子比特组件的性能。
72.请参考图8，其示出了本技术一示例性实施例示出的量子比特组件制备方法的方法流程图。如图8所示，该方法可以包括如下步骤：
73.步骤801，在衬底上制备至少两个区域的波导膜层，波导膜层的侧面是从顶部向外延伸的斜面。
74.在一种可能的实现方式中，上述在衬底上制备波导膜层的过程可以包括：
75.在衬底上蒸镀第一超导材料；
76.在第一超导材料上层涂敷第一光刻胶；
77.通过光刻显影的方式去除刻蚀区域的第一光刻胶；
78.对刻蚀区域的第一超导材料进行湿法刻蚀；
79.清洗以去除第一光刻胶，获得波导膜层。
80.在微纳加工技术领域，刻蚀可以分为干法刻蚀和湿法刻蚀。其中，湿法刻蚀是各向同性的。也就是说，在有掩模的湿法刻蚀过程中，由于刻蚀是从被刻蚀材料的上表面开始的，被刻蚀材料有一定厚度，因此当刻蚀了一定厚度后，刻蚀溶液会与刻蚀图案位置的被刻蚀材料侧壁接触，发生横向刻蚀，这种现象也称为钻刻(drilling)。其中，因钻刻而产生的侧壁倾斜角可以称为“侧壁角度”。请参考图9，其示出了本技术实施例涉及的湿法刻蚀示意图。在本技术实施例中，可以通过湿法刻蚀的方式制备具有斜面的波导膜层。
81.而干法刻蚀是各向异性刻蚀，故不存在明显钻刻现象，比如，请参考图10，其示出了本技术实施例涉及的干法刻蚀示意图。
82.在本技术实施例中，上述波导膜层侧面的倾角范围为20
°
至70
°
。
83.步骤802，在波导膜层以及衬底上制备不包含量子结构的多兰桥光刻胶结构。
84.在本技术实施例中，在波导膜层以及衬底上制备不包含量子结构的多兰桥光刻胶结构的过程可以包括：
85.在波导膜层以及衬底上涂敷第二光刻胶；
86.在第二光刻胶上涂敷第三光刻胶；
87.对第二光刻胶和第三光刻胶进行曝光显影定影处理，获得多兰桥光刻胶结构。
88.在本技术实施例中，可以在已经制备了波导膜层的衬底上，通过对两层光刻胶进行曝光显影定影处理的方式，制备多兰桥光刻胶结构，其中，此时制备的多兰桥光刻胶结构并不包含量子比特结构，也不包含量子比特结构与波导膜层之间的连接层。
89.步骤803，基于多兰桥光刻胶结构，通过双倾角蒸镀的方式制备量子比特结构。
90.其中，量子比特结构包含三层结构，该三层结构包含相互交叉的第一超导部分和第二超导部分，以及第一超导部分和第二超导部分之间绝缘层；第一超导部分位于第二超导部分的下方；绝缘层覆盖在第一超导部分和第二超导部分的外表面。
91.在本技术实施例中，基于多兰桥光刻胶结构，通过双倾角蒸镀的方式制备量子比特结构的过程可以包括：
92.基于多兰桥光刻胶结构垂直蒸镀第二超导材料，获得第一超导部分；
93.在第一超导部分表面制备绝缘层；
94.基于多兰桥光刻胶结构倾斜蒸镀第二超导材料；
95.清洗以去除多兰桥光刻胶结构，以及多兰桥光刻胶结构上的第二超导材料，获得量子比特结构。
96.在本技术实施例中，在制备了多兰桥光刻胶结构之后，可以先通过垂直蒸镀的方式制备量子比特结构的底层(即第一超导部分)，然后在量子比特结构的底层上制备一层绝缘层，以覆盖量子比特结构的底层，再通过倾斜蒸镀的方式在量子比特结构的底层之上制备出量子比特结构的上层(即第二超导部分)。由于多兰桥的存在，量子比特结构的第二超导部分会与第一超导部分交叉，因此不会完整的覆盖第一超导部分的上表面，使得量子比特结构下半部分的第一超导部分的上表面的绝缘层中，除了约瑟夫森结之外的部分暴露出来。
97.其中，在清洗以去除多兰桥光刻胶结构，以及多兰桥光刻胶结构上的第二超导材料之后，可以在第二超导部分表面制备绝缘层，以获得上述量子比特结构。
98.在第二超导部分表面制备绝缘层的方式可以与在第一超导部分表面制备绝缘层的方式类似；或者，当第二超导部分是易氧化材料(比如铝)时，也可以直接将第二超导部分暴露在空气中自然氧化，得到覆盖第二超导部分的绝缘层。
99.在一种可能的实现方式中，倾斜蒸镀的倾斜角度范围为20
°
至70
°
。
100.在一种可能的实现方式中，波导膜层的厚度大于量子比特结构的厚度。
101.其中，由于波导膜层具有斜面，因此，波导膜层的厚度不必限制于量子比特结构的厚度，即可以实现与量子比特结构的充分连通。
102.步骤804，去除第一超导部分上表面的目标区域的绝缘层，以及第二超导部分上表面的第二目标区域的绝缘层；第一目标区域是第一超导部分上表面上，与第二超导部分对应区域(即约瑟夫森结所在的区域)之外的全部或者部分区域；第二目标区域是第二超导部分上表面上，与第一超导部分对应区域之外的全部或者部分区域。
103.在一种可能的实现方式中，上述去除第一超导部分上表面的第一目标区域的绝缘层，以及第二超导部分上表面的第二目标区域的绝缘层的过程可以包括：
104.在波导膜层、量子比特结构、以及波导膜层和量子比特结构之间的衬底上涂敷第四光刻胶；
105.通过光刻显影定影方式处理第四光刻胶，使得第一超导部分上表面的第一目标区域露出，以及，使得第二超导部分上表面的第二目标区域露出；
106.对第一超导部分上表面的第一目标区域进行刻蚀处理，以去除第一超导部分上表面的第一目标区域的绝缘层；以及，对第二超导部分上表面的第二目标区域进行刻蚀处理，以去除第二超导部分上表面的第二目标区域的绝缘层。
107.步骤805，在波导膜层、量子比特结构、以及波导膜层和量子比特结构之间的衬底上蒸镀连接层，获得量子比特组件；连接层用于将第一超导部分和第二超导部分分别与不同区域的波导膜层相连通。
108.在本技术实施例中，在去除第一目标区域以及第二目标区域的绝缘层之后，第一超导部分上表面的一部分会露出，相应的，第二超导部分上表面的一部分页会露出，此时，通过蒸镀连接层，即可以实现不同的波导膜层分别与第一超导部分以及第二超导部分之间的连通。
109.在一种可能的实现方式中，第一超导部分和第二超导部分材质相同；连接层与第
methacrylate，pmma)光刻胶，并以160℃烘烤10min。
133.s1106、对s1105中的样品进行曝光显影定影处理，得到dolan桥光刻胶结构，不同于传统的结构，本技术中的dolan桥光刻胶结构不包含量子比特结构与外电路波导连接的部分。
134.在步骤s1106中，上述曝光方式可以为电子束曝光。
135.上述的显影液可以为甲基异丁酮(methyl isobutyl ketone，mibk)，或mibk与ipa的混合液。
136.上述的定影液可以为ipa。
137.其中，在该步骤中形成的不包含量子比特结构与外电路波导连接的部分的dolan桥光刻胶结构，请参考图12，其示出了本技术实施例涉及的dolan桥光刻胶结构的俯视及剖面侧视图。
138.例如，在该步骤中，可以将步骤s1105中得到的样品放入电子束曝光机中，以一定的剂量进行曝光，然后取出置于mibk:ipa为1:3的显影液中显影，接着置于ipa中定影，得到dolan桥结构。
139.s1107、对s1106中样品进行双倾角蒸镀：a.垂直蒸镀第二超导材料；b.制备绝缘层；c.以一定倾角倾斜蒸镀第二超导材料。
140.在该步骤s1107中，上述的蒸镀方法包括电子束蒸发、磁控溅射、或者热蒸发等等，使用到的设备可以包括双倾角多腔室镀膜机。
141.上述的绝缘层可以为氧化层。
142.上述的绝缘层的制备方法可以包括真空腔内的动态通氧气氧化或者静态恒压氧气氧化等。
143.上述倾斜蒸镀的倾角为20
°‑
70
°
，上述第二超导材料可以为铝、钽、铌等等。
144.例如，在该步骤中，可以将步骤s1106中得到的样品放入双倾角多腔室蒸发镀膜机中，先垂直蒸镀30nm厚度的铝，然后用静态氧化，使得铝表面形成一层氧化绝缘层，再倾斜蒸镀30nm厚度的铝，形成约瑟夫森结的结构。
145.s1108、使用去胶液对s1107中的样品进行清洗，得到含有量子比特与厚波导膜层但二者不相连的结构。
146.在该步骤s1108中，上述去胶液可以包括丙酮、nmp、或者remover pg等等。
147.例如，在该步骤中，可以将步骤s1107中得到的样品置于nmp中去胶剥离。
148.s1109、在s1108中的样品上涂敷第四光刻胶并进行第四烘烤，该层光刻胶定义量子比特结构与外电路波导连接的部分。
149.在该步骤s1109中，第四光刻胶可以是正胶光刻胶或负性光刻胶或者多层胶的组合，也可以是与第一光刻胶同种类别的光刻胶。
150.上述的第四烘烤为第四光刻胶的软烘烤温度。
151.例如，在该步骤中，可以在步骤s1108中得到的样品表面涂敷az6112光刻胶，然后以100℃烘烤一段时间。
152.s1110、对s1109中的样品进行光刻显影定影，得到对应定义图案，然后使用刻蚀的方法去掉露出部分的第二超导材料于第s1107步中产生的绝缘层。
153.在该步骤s1110中，光刻方法可以包括紫外曝光、或者激光直写等。
154.上述的显影液可以为四甲基氢氧化铵(tetramethylammonium hydroxide，tmah)或tmah稀释液。
155.上述的刻蚀方法包括物理和/或反应刻蚀，刻蚀设备可以包括离子束刻蚀机、干法刻蚀机等等。
156.例如，在该步骤中，可以将步骤s1109中得到的样品放入激光直写设备中刻写图形，然后置于中2.38％浓度的tmah显影液中显影，后置于去离子水中定影，得到连接区的图形，随后将样品放入离子束刻蚀机中，做氩离子物理刻蚀，以将步骤s1107过程中蒸镀的两层铝露出于连接区部分的表面约5nm厚的氧化绝缘层去除。
157.s1111、对s1110中的样品蒸镀第二超导材料(也可以是第二超导材料之外的其它超导材料)，使量子比特结构与外电路厚波导膜层联通。
158.在该步骤s1111中，蒸镀方法可以包括电子束蒸发、磁控溅射、热蒸发等等。
159.比如，在该步骤中，可以将步骤s1110中得到的样品放入电子束蒸发镀膜机中，蒸镀100nm厚度的铝，使约瑟夫森结与波导膜层连接。
160.s1112、使用去胶液对s1111中的样品进行剥离，最终得到厚波导膜层的量子比特样品。
161.上述去胶液可以包括丙酮、nmp、remover pg等等。
162.例如，在该步骤中，可以将步骤s1111中得到的样品置于nmp中浸泡剥离，最后得到厚波导膜层的量子比特样品。
163.本技术实施例所示的方案可以解决图2所示的方案中，倾斜蒸镀的膜层无法与厚波导膜层接触的问题、蒸镀的超导材料与厚波导接触面积过小而导致接触不良的问题、以及倾斜蒸镀和垂直蒸镀的两层材料可能无法与外电路波导膜层连通等问题。
164.请参考图13，其示出了本技术实施例涉及的量子比特组件制备原理图。如图13所示：在制备量子比特结构的时候，先垂直蒸镀(图13中的(1)部分)，然后在制备绝缘层之后，进行倾斜蒸镀(图13中的(2)部分)，这样处理后可以发现垂直蒸镀和倾斜蒸镀的膜层的上表面都有一部分暴露出来，去胶剥离后，进行离子刻蚀(图13中的(3)部分)，把露出部分的绝缘层刻蚀掉，曝光显影后，在露出部分以及厚波导膜层部分蒸镀超导材料，即可保证两个膜层都能于外界联通(图13中的(4)部分)。同时由于利用湿法刻蚀将厚波导膜层的侧壁做出了斜面(比如45
°
角的斜面)，所以连接部分的面积是整个覆盖的，可以达到良好的连通性。
165.综上所述，通过将波导膜层的侧面制成斜面，并将量子比特结构制成相互交叉的两个超导部分，且两个超导部分的表面分别覆盖有绝缘层；然后再将两个超导部分表面各一个目标区域的绝缘层去除，使得量子比特结构中两个超导部分表面各自露出一部分，后续再蒸镀连接层，以将量子比特结构中两个超导部分分别与不同的波导模层相连；上述方案制得的量子比特组件中，由于波导膜层通过斜面与量子比特组件中的超导部分相连，不需要限制波导膜层的厚度，从而能够增加量子比特组件的适用范围，并提高量子比特组件的性能。
166.请参考图14，其示出了本技术一示例性实施例示出的量子比特组件的结构俯视图。请参考图15，其示出了本技术一示例性实施例示出的量子比特组件的侧视图。其中图15是从左向右观察上述图14所示的量子比特组件的侧视图。
167.如图14和图15所示，该量子比特组件包括：衬底1401、以及衬底上的至少两个区域的波导膜层1402、量子比特结构1403以及连接层1404；
168.波导膜层1402的侧面是从顶部向外延伸的斜面；
169.量子比特结构1403包含相互交叉的第一超导部分1403a和第二超导部分1403b；第一超导部分1403a和第二超导部分1403b的外表面分别覆盖有绝缘层；
170.第一超导部分1403a上表面存在未覆盖绝缘层的第一目标区域1405，第二超导部分上表面存在未覆盖绝缘层的第二目标区域1406；
171.连接层1404覆盖波导膜层1402、量子比特结构1403、以及波导膜层1402和量子比特结构1403之间的衬底1401；连接层1404用于将第一超导部分1403a和第二超导部分1403b分别与不同区域的波导膜层相连通。
172.在一种可能的实现方式中，波导膜层的厚度大于量子比特结构的厚度。
173.在一种可能的实现方式中，波导膜层侧面的倾角范围为20
°
至70
°
。
174.其中，上述图14所示的量子比特组件可以通过图5或图8所示的制备流程进行制备，此处不再赘述。
175.在本技术的一个示例性实施例中，还提供一种量子芯片，该量子芯片包含如上述图14所示的量子比特组件。
176.在本技术的一个示例性实施例中，该计算机设备包含量子芯片，该量子芯片包含如上述图14所示的量子比特组件。
177.请参考图16，其示出了本技术一个实施例提供的方案应用场景的示意图。如图16所示，该应用场景可以是超导量子计算平台，该应用场景包括：量子计算器件161、稀释制冷机162、控制设备163和计算机164。
178.量子计算器件161是一种作用在物理量子比特上的电路，量子计算器件161可以实现成为量子芯片，如处于绝对零度附近的超导量子芯片。稀释制冷机162用于为超导量子芯片提供绝对零度的环境。
179.控制设备163用于对量子计算器件161进行控制，计算机164用于对控制设备163进行控制。例如，编写好的量子程序经过计算机164中的软件编译成指令发送给控制设备163(如电子/微波控制系统)，控制设备163将上述指令转换为电子/微波控制信号输入到稀释制冷机162，控制处于小于10mk温度的超导量子比特。读取的过程则与之相反，读取波形被输送到量子计算器件161。
180.图17示出了本技术一示例性实施例示出的生产线设备的示意图，如图17所示，该生产线设备包括：蚀刻机1701、光刻机1702以及蒸镀机1703。该蚀刻机1701、光刻机1702以及蒸镀机1703用于协作执行以下步骤：
181.在衬底上制备至少两个区域的波导膜层，波导膜层的侧面是从顶部向外延伸的斜面；
182.通过多兰桥光刻胶结构制备与波导膜层不相连的量子比特结构；量子比特结构包含三层结构，该三层结构包含相互交叉的第一超导部分和第二超导部分，以及第一超导部分和第二超导部分之间的绝缘层；并且，第一超导部分和第二超导部分的外表面分别覆盖有绝缘层；
183.去除第一超导部分上表面的第一目标区域的绝缘层，以及第二超导部分上表面的
第二目标区域的绝缘层；
184.在波导膜层、量子比特结构、以及波导膜层和量子比特结构之间的衬底上蒸镀连接层，获得量子比特组件；连接层用于将第一超导部分和第二超导部分分别与不同区域的波导膜层相连通。
185.其中，上述蚀刻机1701、光刻机1702以及蒸镀机1703制备量子比特组件的过程可以参考图5或图8所示的实施例中的介绍，此处不再赘述。
186.其中，上述蒸镀机1703可以具有在超导部分的表面制备绝缘层的功能，以实现图8所示的实施例中，在超导部分的表面制备绝缘层的步骤。
187.可选的，该生产线设备还包括处理器，该处理器可以与蚀刻机1701、光刻机1702以及蒸镀机1703分别电性相连，用以控制蚀刻机1701、光刻机1702以及蒸镀机1703等等。
188.可选的，该生产线设备还包括电源，用以为处理器、蚀刻机1701、光刻机1702以及蒸镀机1703等电学设备进行电量供应。
189.可选的，各个机器之间通过传送带进行空间连接，或者基于机械臂完成制备物在各个机器间的移动。
190.可选的，该生产线设备还包括存储器，该存储器可用于存储至少一条计算机指令，处理器执行上述至少一条计算机指令，以使得生产线设备执行上述量子比特组件制备方法。
191.在一个示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有至少一条计算机指令，该至少一条计算机指令在被生产线设备中的处理器执行，以使得生产线设备执行上述量子比特组件制备方法。
192.在示例性实施例中，还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。生产线设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得生产线设备执行上述量子比特组件制备方法。
193.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围和精神由权利要求指出。
194.应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求来限制。