本申请涉及半导体器件制备，具体而言，涉及一种具有长寿命声子存储结构的超导量子比特器件及其制备方法。
背景技术：
1、超导量子计算是目前量子计算领域认为最有可能实现规模化和集成化的量子计算体系，超导量子比特则是超导量子计算体系的核心结构。
2、当前的超导量子比特自身量子态的相干寿命仅1ms量级，为了进行更长时间的量子态存储，需要将超导量子比特耦合到其它类型的具有长相干寿命的量子体系，例如自然原子体系。这些耦合的长相干寿命量子体系和超导量子体系在制备工艺和结构上均不兼容，因而是两种分别独立的结构。
3、为了实现通用容错型量子计算，超导量子比特的数量需要不断增加，将导致这种独立结构的存储体系难以继续扩展，因而需要找到一种自身具有长寿命存储结构的超导量子比特。
技术实现思路
1、为了解决上述问题中的至少一个，本申请提出一种具有长寿命声子存储结构的超导量子比特器件及其制备方法。
2、根据本申请的第一方面，本申请的至少一个实施例提供了一种具有长寿命声子存储结构的超导量子比特器件，包括：上片衬底基片，所述上片衬底基片的第一部位镂空；高张应力薄膜，生长于所述上片衬底基片上，与所述第一部位对应的高张应力薄膜悬空设置；量子比特的电容和结区，生长于所述高张应力薄膜上；下片衬底基片；微波谐振腔，生长于所述下片衬底基片的正面上；连接模块，生长于所述下片衬底基片正面的四周，以与所述量子比特的电容和结区连接；其中所述量子比特的电容和结区与所述微波谐振腔形成空间电容结构，在所述高张应力薄膜振动的情况下，所述空间电容结构变化，实现所述高张应力薄膜形成的薄膜机械振子与所述微波谐振腔的耦合，以实现将所述量子比特的量子态存储到所述薄膜机械振子的长寿命声子模式或者将处于长寿命声子模式的量子态读回至所述量子比特。
3、例如，在本申请的一些实施例中，在将所述量子比特的量子态存储到所述薄膜机械振子的长寿命声子模式的情况下，通过外加第一频率的微波场，将所述量子比特的量子态映射至所述微波谐振腔，以使得所述微波谐振腔产生腔场光子，并转移至所述高张应力薄膜形成的薄膜机械振子的振动模式上，以实现将所述量子比特的量子态存储到所述薄膜机械振子的长寿命声子模式中。
4、例如，在本申请的一些实施例中，在将处于长寿命声子模式的量子态读回至所述量子比特的情况下，通过外加第二频率的微波场，将所述高张应力薄膜上处于振动模式的声子转移为所述微波谐振腔的微波光子，并对所述量子比特施加光子数选择翻转脉冲，以将所述微波光子转移至所述量子比特，实现将处于长寿命声子模式的量子态读回至所述量子比特。
5、例如，在本申请的一些实施例中，所述上片衬底基片和所述下片衬底基片包括硅片。
6、例如，在本申请的一些实施例中，所述高张应力薄膜包括氮化硅和/或碳化硅。
7、例如，在本申请的一些实施例中，所述量子比特的电容和结区为金属材料，包括铝、铌和/或钽。
8、例如，在本申请的一些实施例中，所述微波谐振腔为金属材料，包括铝、铌和/或钽。
9、例如，在本申请的一些实施例中，所述连接模块为芯片倒装焊连接金属，包括金属铟。
10、根据本申请的第二方面，本申请的至少一个实施例提供了一种制备方法，用于制备如第一方面中任一项所述的超导量子比特器件，所述制备方法包括：在所述上片衬底基片的正面和背面沉积所述高张应力薄膜；窗口化去除处于所述上片衬底基片背面的高张应力薄膜，以露出上片衬底基片窗口；刻蚀露出的所述上片衬底基片窗口，以使与所述上片衬底基片窗口对应的高张应力薄膜悬空；在悬空的高张应力薄膜上制备量子比特的电容和结区；在所述下片衬底基片的正面沉积所述微波谐振腔；在所述下片衬底基片正面的四周沉积所述连接模块；通过所述连接模块，倒装焊所述下片衬底基片的正面与所述量子比特的电容和结区。
11、例如，在本申请的一些实施例中，所述通过所述连接模块，倒装焊所述下片衬底基片的正面与所述量子比特的电容和结区，包括：控制所述量子比特的电容和结区与所述微波谐振腔的距离小于等于预设距离，且所述量子比特的电容和结区的电容金属部分与所述微波谐振腔的电容金属部分对准。
12、通过上述示例实施例，本申请提供的一种具有长寿命声子存储结构的超导量子比特器件及其制备方法，采用半导体加工工艺技术制备一个具有长寿命声子存储结构的超导量子比特，实现长寿命声子存储结构和超导量子比特的兼容集成，直接将超导量子比特的电容和结区结构生长在具有长寿命声子存储结构的振动薄膜上，有利于长寿命量子态存储结构和超导量子比特的规模化集成。
13、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的，并不能限制本申请。
1.一种具有长寿命声子存储结构的超导量子比特器件，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的超导量子比特器件，其特征在于，在将所述量子比特的量子态存储到所述薄膜机械振子的长寿命声子模式的情况下，通过外加第一频率的微波场，将所述量子比特的量子态映射至所述微波谐振腔，以使得所述微波谐振腔产生腔场光子，并转移至所述高张应力薄膜形成的薄膜机械振子的振动模式上，以实现将所述量子比特的量子态存储到所述薄膜机械振子的长寿命声子模式中。
3.如权利要求1或2所述的超导量子比特器件，其特征在于，在将处于长寿命声子模式的量子态读回至所述量子比特的情况下，通过外加第二频率的微波场，将所述高张应力薄膜上处于振动模式的声子转移为所述微波谐振腔的微波光子，并对所述量子比特施加光子数选择翻转脉冲，以将所述微波光子转移至所述量子比特，实现将处于长寿命声子模式的量子态读回至所述量子比特。
4.如权利要求1所述的超导量子比特器件，其特征在于，所述上片衬底基片和所述下片衬底基片包括硅片。
5.如权利要求1所述的超导量子比特器件，其特征在于，所述高张应力薄膜包括氮化硅和/或碳化硅。
6.如权利要求1所述的超导量子比特器件，其特征在于，所述量子比特的电容和结区为金属材料，包括铝、铌和/或钽。
7.如权利要求1所述的超导量子比特器件，其特征在于，所述微波谐振腔为金属材料，包括铝、铌和/或钽。
8.如权利要求1所述的超导量子比特器件，其特征在于，所述连接模块为芯片倒装焊连接金属，包括金属铟。
9.一种制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-8中任一项所述的超导量子比特器件，所述制备方法包括：
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述通过所述连接模块，倒装焊所述下片衬底基片的正面与所述量子比特的电容和结区，包括：
