超导量子芯片-控制线

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我们在设计芯片时有很大的版面在布线上，主要用于控制信号，和读取信号。在前面的课程超导量子芯片-谐振腔仿真，我们已经可以知道，任意一条共面波导，都可以理解为一个谐振腔，意味我们的信号线即使只是想要做信号传递，却可能与我们实际产生作用的量子比特，谐振腔产生太强的耦合，这些是我们需要避免的。

于是我们在设计时心里要有点数。这个线这么连，这么长。得到的传输线频率是否会和主要的结构频率接近。最好差个几G，一个是减少耦合，一个是避免测控无法区分多个接近频率的器件，计算指定长度的频率提前预估。

图解控制线

控制线介绍：

x,y驱动控制线：一般来说接在这个十字电容附近哪里都可以，主要工作原理是跟十字电容的电容耦合嘛

z线：我们的transmon约瑟夫森结是SQUID（磁通可调）所以z线主要的工作原理就是这个连通位置的直流电产生的磁场，来调节约瑟夫森结。

* 这里不考虑这个设计是否真正可用，本案例主要说明控制线的现象和作用

扣掉空气桥图层的gds设计，可以用cloud.spinq.cn导出设计加以修改得到，记得自己添加10nH电感的集总RLC在十字电容底部

如果你看ibm的qiskit-metal会发现他们连接到pad部分没有连通，猜测是阻隔了直流噪声的设计，当然这个也可以通过外部设置滤波器之类的实现

qiskit-metal -pad

hfss仿真，目前有5个结构（比特，谐振腔，3段传输线），其中直流的z线咱是不考虑的，可以在仿真后排查掉。

查看不同频率对应的模式分别指代的是哪个结构，画出场分布

单独量子比特的频率分析5.5GHz

模式1是谐振腔4.78GHz

模式2是量子比特5.5GHz

模式3是谐振腔读取传输线7.1GHz

模式4是z线，但是他是直流的，没有参考价值。

模式5还是谐振腔读取传输线，我们通常只拿最小的模式，就舍掉这个模式5了

模式6是xy控制线

创建驱动模式开启扫频，可查看几个连线的频率如下：

为xy的连接处pad和谐振腔读出线的两个pad创建port，谐振腔读取线上的两个pad创建p1,p2。xy线控制线上的pad创建p3

扫频分析，这个表现不好，s12是读取传输线之间的两个port，s13,s23是经过了谐振腔和量子比特，我们会希望他们之间的使用保持一个30db以的差值可以更加容易分辨出信号来源。具体如何修改设计后续再论，肝不动了。比较漂亮的图如下，间隔保持稳定