共面波导

共面波导是把微波信号在超导量子芯片上四处传送的那种最常见的布线形状。它其实就是三条平铺在同一表面、并排而置的金属带：中间一条细细的中心导体，两侧各有一片宽阔的接地平面，它们之间隔着一道窄窄的、露出衬底的缝隙。信号沿中心带行进，两侧接地则给电场提供一个可以推靠的对象。由于一切都落在芯片的同一个面上，你可以用同一层超导薄膜、在一道工序里把它们全部刻出来——这正是它成为主力布线方案的重要原因之一。

共面波导好用，是因为它的表现由简单的几何决定。中心带的宽度和它到两侧接地之间缝隙的大小，决定了这条线的特征阻抗；设计者几乎总是把这些尺寸调到约 50 欧姆——这是微波世界其余部分所期待的数值——好让信号进出时不会被反射回来。同样的形状还身兼二职：把一段共面波导裁成合适的长度、任它振荡，它就变成了一个谐振器，也就是用于量子比特读出和滤波的那个音叉式元件。于是同一种线形既负责传送控制和读出信号，也在芯片上构成了许多谐振电路。

这里有两个诚实的代价。其一，共面波导有两条彼此分开的接地带，若任由它们漂移分开，就会沿着缝隙寄生出一种不想要的振荡模式，叫做缝隙线模式（slotline mode），它会偷走能量、让信号在量子比特之间泄漏；设计者靠每隔一段就用小小的跨接桥（空气桥）把两侧接地缝合起来，来压制它。其二，电场会挤进金属边缘旁那道窄缝、以及露出来的衬底表面，而那里恰恰是有损耗的缺陷和污染物盘踞之处，于是能量从那里漏走，并直接喂进量子比特的退相干。所以把共面波导做好，既关乎打中目标阻抗，也同样关乎干净的边缘和接好的接地。