本发明公开了一种基于多模式谐振腔的全连通架构量子芯片，该芯片包括一个公共的微波谐振腔和20个以上的超导量子比特；所述公共的微波谐振腔具有n阶谐振模，公共的微波谐振腔同时与超过20个超导量子比特耦合；所述超导量子比特之间通过n阶谐振模相互作用，实现超导量子比特的信息传递和逻辑门操作；所有超导量子比特均具有控制和读取电路，包括独立的或与其相邻比特共用的微波控制线；独立的磁通量控制线和独立的读取谐振腔。本发明使用微波谐振腔的n阶模式实现比特间的耦合，突破了谐振腔的物理尺寸上限，解决了其限制量子比特扩展数目的问题。并且本发明能够减小比特间的信号串扰，提升比特的控制精度，对于推进量子计算具有重要意义。