共面波導

共面波導是把微波訊號在超導量子晶片上四處傳送的那種最常見的佈線形狀。它其實就是三條平鋪在同一表面、並排而置的金屬帶：中間一條細細的中心導體，兩側各有一片寬闊的接地平面，它們之間隔著一道窄窄的、露出基板的縫隙。訊號沿中心帶行進，兩側接地則給電場提供一個可以推靠的對象。由於一切都落在晶片的同一個面上，你可以用同一層超導薄膜、在一道工序裡把它們全部刻出來——這正是它成為主力佈線方案的重要原因之一。

共面波導好用，是因為它的表現由簡單的幾何決定。中心帶的寬度和它到兩側接地之間縫隙的大小，決定了這條線的特徵阻抗；設計者幾乎總是把這些尺寸調到約 50 歐姆——這是微波世界其餘部分所期待的數值——好讓訊號進出時不會被反射回來。同樣的形狀還身兼二職：把一段共面波導裁成合適的長度、任它振盪，它就變成了一個諧振器，也就是用於量子位元讀出和濾波的那個音叉式元件。於是同一種線形既負責傳送控制和讀出訊號，也在晶片上構成了許多諧振電路。

這裡有兩個誠實的代價。其一，共面波導有兩條彼此分開的接地帶，若任由它們漂移分開，就會沿著縫隙寄生出一種不想要的振盪模式，叫做縫隙線模式（slotline mode），它會偷走能量、讓訊號在量子位元之間洩漏；設計者靠每隔一段就用小小的跨接橋（空氣橋）把兩側接地縫合起來，來壓制它。其二，電場會擠進金屬邊緣旁那道窄縫、以及露出來的基板表面，而那裡恰恰是有損耗的缺陷和汙染物盤踞之處，於是能量從那裡漏走，並直接餵進量子位元的退相干。所以把共面波導做好，既關乎打中目標阻抗，也同樣關乎乾淨的邊緣和接好的接地。