(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023171345
(43)【公開日】2023-12-01
(54)【発明の名称】高精度フォトニックアライメント装置
(51)【国際特許分類】
G02B 6/13 20060101AFI20231124BHJP
G02B 6/30 20060101ALI20231124BHJP
G02B 6/122 20060101ALI20231124BHJP
【ＦＩ】
G02B6/13
G02B6/30
G02B6/122
【審査請求】有
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023082416
(22)【出願日】2023-05-18
(31)【優先権主張番号】63/364,966
(32)【優先日】2022-05-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】18/193,960
(32)【優先日】2023-03-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＷＣＤＭＡ
２．ブルートゥース
(71)【出願人】
【識別番号】522047446
【氏名又は名称】クオンティニュアム エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】クリストファー・アーツガード
(72)【発明者】
【氏名】モリー・クロッグスタッド
(72)【発明者】
【氏名】ロバート・ディー・ホーニング
【テーマコード（参考）】
2H137
2H147
【Ｆターム（参考）】
2H137AA17
2H137AB01
2H137AB09
2H137AB11
2H137BA15
2H137BA35
2H137BA46
2H137BA51
2H137BA53
2H137BB14
2H137CA13A
2H137CA51
2H137CB06
2H137CC01
2H137EA04
2H137EA11
2H147AB06
2H147BE13
2H147CA05
2H147CB01
2H147CC02
2H147CC03
2H147CC12
2H147CD02
2H147EA02A
2H147EA13A
2H147EA14B
2H147EA15A
2H147EA25B
2H147FA01
2H147FB01
2H147FB02
2H147FC01
2H147FE02
2H147FE07
2H147GA12
(57)【要約】
【課題】アライメント装置ならびにアライメント装置を製造する方法および使用する方法を提供すること。
【解決手段】一例示的実施形態において、アライメント装置は、それぞれの入力位置における入力、それぞれの出力位置における出力、およびそれぞれの入力からそれぞれの出力に光路を提供するように構成される導波路を備える第１の基板を含む。それぞれの入力位置は、結合要素アレイに固定される光ファイバの光ファイバコアの測定位置に基づいて決定される入力位置アレイに従って製作される。結合要素アレイは、光ファイバのそれぞれの１つが固定される複数の結合要素を備える。各光ファイバは、それぞれの入力と関連付けられ、入力位置アレイは、各それぞれの入力の位置を示す。それぞれの出力位置は、それぞれの光信号を受容装置のそれぞれの目標位置に提供するように構成される。
【選択図】図１
【解決手段】一例示的実施形態において、アライメント装置は、それぞれの入力位置における入力、それぞれの出力位置における出力、およびそれぞれの入力からそれぞれの出力に光路を提供するように構成される導波路を備える第１の基板を含む。それぞれの入力位置は、結合要素アレイに固定される光ファイバの光ファイバコアの測定位置に基づいて決定される入力位置アレイに従って製作される。結合要素アレイは、光ファイバのそれぞれの１つが固定される複数の結合要素を備える。各光ファイバは、それぞれの入力と関連付けられ、入力位置アレイは、各それぞれの入力の位置を示す。それぞれの出力位置は、それぞれの光信号を受容装置のそれぞれの目標位置に提供するように構成される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アライメント装置を製造するための方法であって、
結合要素アレイおよび前記結合要素アレイに固定される光ファイバに基づいて入力位置アレイを得るステップであって、前記結合要素アレイが、前記光ファイバのそれぞれの１つが固定される複数の結合要素を備え、各光ファイバがそれぞれの入力と関連付けられ、前記入力位置アレイが各それぞれの入力の位置を示す、ステップと、
少なくとも部分的に受容装置の複数の目標位置に基づいて出力位置アレイを得るステップと、
１つまたは複数の導波経路を決定するステップであって、各導波経路が、前記入力位置アレイの１つまたは複数のそれぞれの入力位置から前記出力位置アレイの１つまたは複数のそれぞれの出力位置の間に光路を提供するように構成される、ステップと、
前記アライメント装置が、前記入力位置アレイに対応するそれぞれの入力位置における複数の入力、前記出力位置アレイに対応するそれぞれの出力位置における複数の出力、および前記１つまたは複数の導波経路に対応する１つまたは複数の導波路を備える基板を備えるように前記アライメント装置を製作するステップとを含む、方法。
結合要素アレイおよび前記結合要素アレイに固定される光ファイバに基づいて入力位置アレイを得るステップであって、前記結合要素アレイが、前記光ファイバのそれぞれの１つが固定される複数の結合要素を備え、各光ファイバがそれぞれの入力と関連付けられ、前記入力位置アレイが各それぞれの入力の位置を示す、ステップと、
少なくとも部分的に受容装置の複数の目標位置に基づいて出力位置アレイを得るステップと、
１つまたは複数の導波経路を決定するステップであって、各導波経路が、前記入力位置アレイの１つまたは複数のそれぞれの入力位置から前記出力位置アレイの１つまたは複数のそれぞれの出力位置の間に光路を提供するように構成される、ステップと、
前記アライメント装置が、前記入力位置アレイに対応するそれぞれの入力位置における複数の入力、前記出力位置アレイに対応するそれぞれの出力位置における複数の出力、および前記１つまたは複数の導波経路に対応する１つまたは複数の導波路を備える基板を備えるように前記アライメント装置を製作するステップとを含む、方法。
【請求項2】
前記アライメント装置を製作するステップが、リソグラフィー技術を使用して前記複数の入力、前記複数の出力、または前記１つまたは複数の導波路の少なくとも１つを形成するステップから成る、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記リソグラフィー技術がｅビームリソグラフィー技術または直接書込みリソグラフィー技術の１つである、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記入力位置アレイが、前記結合要素アレイに固定される前記光ファイバの光ファイバコアの位置の測定に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記結合要素アレイの少なくとも１つのアレイアライメント要素および前記アライメント装置の少なくとも１つの装置アライメント要素に少なくとも部分的に基づいて、前記アライメント装置を前記結合要素アレイと揃え、前記アライメント装置を前記結合要素アレイに関して適所に固定するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記出力位置アレイが、前記受容装置の前記目標位置の判定に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記出力位置が、前記複数の出力のそれぞれの出力と関連付けられた１つまたは複数の出力特性に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記１つまたは複数の導波路の少なくとも１つに沿ってかつ／または前記複数の出力の少なくとも１つの出力において１つまたは複数の光学素子を製作または配設するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項9】
１つまたは複数の光源を受容装置のそれぞれの目標位置と揃えるための方法であって、
アライメント装置を提供するステップであって、前記アライメント装置が、それぞれの入力位置における複数の入力、それぞれの出力位置における複数の出力、および前記複数の入力の１つまたは複数のそれぞれの入力から前記複数の出力の１つまたは複数のそれぞれの出力に光路を提供するように構成される１つまたは複数の導波路を備える第１の基板を備える、ステップであり、
前記それぞれの入力位置が、結合要素アレイに固定される光ファイバの光ファイバコアに対応するように設定され、前記結合要素アレイが、前記光ファイバのそれぞれの１つが固定される複数の結合要素を備え、各光ファイバがそれぞれの入力と関連付けられ、入力位置アレイが各それぞれの入力の位置を示し、
前記それぞれの出力位置が、それぞれの光信号を前記受容装置の前記それぞれの目標位置に提供するように構成され、
前記アライメント装置が、前記第１の基板を第２の基板と揃えることによって前記結合要素アレイに関して適所に固定され、前記結合要素アレイが前記第２の基板上に形成される、ステップと、
アライメント基準が満たされるように前記アライメント装置を前記受容装置に関して固定するステップとを含む、方法。
アライメント装置を提供するステップであって、前記アライメント装置が、それぞれの入力位置における複数の入力、それぞれの出力位置における複数の出力、および前記複数の入力の１つまたは複数のそれぞれの入力から前記複数の出力の１つまたは複数のそれぞれの出力に光路を提供するように構成される１つまたは複数の導波路を備える第１の基板を備える、ステップであり、
前記それぞれの入力位置が、結合要素アレイに固定される光ファイバの光ファイバコアに対応するように設定され、前記結合要素アレイが、前記光ファイバのそれぞれの１つが固定される複数の結合要素を備え、各光ファイバがそれぞれの入力と関連付けられ、入力位置アレイが各それぞれの入力の位置を示し、
前記それぞれの出力位置が、それぞれの光信号を前記受容装置の前記それぞれの目標位置に提供するように構成され、
前記アライメント装置が、前記第１の基板を第２の基板と揃えることによって前記結合要素アレイに関して適所に固定され、前記結合要素アレイが前記第２の基板上に形成される、ステップと、
アライメント基準が満たされるように前記アライメント装置を前記受容装置に関して固定するステップとを含む、方法。
【請求項10】
前記受容装置に関する前記アライメント装置の前記固定後の時点で、前記アライメント基準がまだ満たされているかどうかを判定するステップを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記アライメント基準がまだ満たされていないと判定されるとアライメント補正を行うステップと、
前記アライメント基準がまだ満たされていると判定されると前記受容装置に関して前記アライメント装置を移動させないステップと
を更に含む、請求項１０に記載の方法。
前記アライメント基準がまだ満たされていると判定されると前記受容装置に関して前記アライメント装置を移動させないステップと
を更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記アライメント装置が、前記アライメント補正を行うように制御されるように構成される機械アセンブリに装着される、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記機械アセンブリが圧電部品を備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記アライメント装置が前記結合要素アレイにエポキシ接着される、請求項９に記載の方法。
【請求項15】
前記光ファイバの前記光ファイバコアの各々が、サブミクロン精度で前記それぞれの入力に関して適所に固定される、請求項９に記載の方法。
【請求項16】
前記複数の入力、前記複数の出力、または前記１つまたは複数の導波路の少なくとも１つが、ｅビームリソグラフィー技術または直接書込みリソグラフィー技術の少なくとも１つを使用して製作される、請求項９に記載の方法。
【請求項17】
アライメントアセンブリであって、
アライメント装置であり、
それぞれの入力位置における複数の入力、それぞれの出力位置における複数の出力、および前記複数の入力の１つまたは複数のそれぞれの入力から前記複数の出力の１つまたは複数のそれぞれの出力に光路を提供するように構成される１つまたは複数の導波路を備える第１の基板を備え、
前記それぞれの入力位置が、結合要素アレイに固定される光ファイバの光ファイバコアの測定位置に基づいて決定される入力位置アレイに従って製作され、前記結合要素アレイが、前記光ファイバのそれぞれの１つが固定される複数の結合要素を備え、各光ファイバがそれぞれの入力と関連付けられ、前記入力位置アレイが各それぞれの入力の位置を示し、
前記それぞれの出力位置が、それぞれの光信号を受容装置のそれぞれの目標位置に提供するように構成される、アライメント装置と、
結合要素アレイとを備え、前記アライメント装置が、前記第１の基板を第２の基板と揃えることによって前記結合要素アレイに関して適所に固定され、前記結合要素アレイが前記第２の基板上に形成される、アライメントアセンブリ。
アライメント装置であり、
それぞれの入力位置における複数の入力、それぞれの出力位置における複数の出力、および前記複数の入力の１つまたは複数のそれぞれの入力から前記複数の出力の１つまたは複数のそれぞれの出力に光路を提供するように構成される１つまたは複数の導波路を備える第１の基板を備え、
前記それぞれの入力位置が、結合要素アレイに固定される光ファイバの光ファイバコアの測定位置に基づいて決定される入力位置アレイに従って製作され、前記結合要素アレイが、前記光ファイバのそれぞれの１つが固定される複数の結合要素を備え、各光ファイバがそれぞれの入力と関連付けられ、前記入力位置アレイが各それぞれの入力の位置を示し、
前記それぞれの出力位置が、それぞれの光信号を受容装置のそれぞれの目標位置に提供するように構成される、アライメント装置と、
結合要素アレイとを備え、前記アライメント装置が、前記第１の基板を第２の基板と揃えることによって前記結合要素アレイに関して適所に固定され、前記結合要素アレイが前記第２の基板上に形成される、アライメントアセンブリ。
【請求項18】
１つまたは複数の出力光学素子であって、前記複数の出力のそれぞれの出力においてまたは近くに設けられ、かつ前記それぞれの出力を出るそれぞれの光信号に出力特性が与えられるようにするように構成される、各出力光学素子を更に備える、請求項１７に記載のアライメントアセンブリ。
【請求項19】
前記１つまたは複数の導波路のそれぞれの導波路と関連付けられた（ａ）１つもしくは複数のビームスプリッタまたは（ｂ）１つもしくは複数の変調器の少なくとも１つを更に備える、請求項１７に記載のアライメントアセンブリ。
【請求項20】
前記アライメント装置が、ｅビームリソグラフィー技術または直接書込みリソグラフィー技術の少なくとも１つを使用して少なくとも部分的に製作される、請求項１７に記載のアライメントアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、２０２２年５月１９日出願の、米国出願第６３／３６４，９６６号の優先権を主張するものであり、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２２年５月１９日出願の、米国出願第６３／３６４，９６６号の優先権を主張するものであり、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
様々な実施形態は、高精度フォトニックアライメント装置、フォトニックアライメント装置を組み込んだシステム、フォトニックアライメント装置を製造する方法、および／またはフォトニックアライメント装置の使用方法に関する。一例示的実施形態は、量子電荷結合素子（ＱＣＣＤ）ベースの量子コンピュータの原子物体閉込め装置などの受容装置の目標位置への複数の光学ビームの提供に関する。
【背景技術】
【0003】
従来は、受容装置に光ファイバを光学的に結合するためにｖ溝アレイが使用される。そのような構成は、１ミクロン以上のアライメント誤差に至る。投じた労力、創意工夫および技術革新を経て、先行の光路アライメント技術の多くの欠陥が、本発明の実施形態に従って構造化される解決策を開発することによって解決されており、同実施形態の多くの例が本明細書に詳細に記載される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
例示的実施形態は、高精度フォトニックアライメント装置、フォトニックアライメント装置を組み込んだシステム、フォトニックアライメント装置を製造する方法、および／またはフォトニックアライメント装置の使用方法を提供する。様々な実施形態において、フォトニックアライメント装置は、１０～５００ｎｍの範囲内の精度で受容装置のそれぞれの目標位置との複数の光ファイバのアライメントを可能にするように構成される。様々な実施形態において、複数の光ファイバは、ｖ溝アレイ等のような結合要素アレイへ固定される。フォトニックアライメント装置は、結合要素アレイへ固定される複数の光ファイバと受容装置の目標位置との間の高精度アライメントを提供するように構成（例えば、設計および製作）される。
【0005】
様々な実施形態は、アライメント装置ならびにアライメント装置を製造する方法および使用する方法を提供する。一例示的実施形態において、アライメント装置は、それぞれの入力位置における入力、それぞれの出力位置における出力、およびそれぞれの入力からそれぞれの出力に光路を提供するように構成される導波路を備える第１の基板を含む。それぞれの入力位置は、結合要素アレイに固定される光ファイバの光ファイバコアの測定位置に基づいて決定される入力位置アレイに従って製作される。結合要素アレイは、光ファイバのそれぞれの１つが固定される複数の結合要素を備える。各光ファイバは、それぞれの入力と関連付けられ、入力位置アレイは、各それぞれの入力の位置を示す。それぞれの出力位置は、それぞれの光信号を受容装置のそれぞれの目標位置に提供するように構成される。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様によれば、アライメント装置を製造するための方法が提供される。一例示的実施形態において、方法は、結合要素アレイおよび結合要素アレイに固定される光ファイバに基づいて入力位置アレイを得るステップであって、結合要素アレイが、光ファイバのそれぞれの１つが固定される複数の結合要素を備え、各光ファイバがそれぞれの入力と関連付けられ、入力位置アレイが各それぞれの入力の位置を示す、ステップと、受容装置の複数の目標位置に少なくとも部分的に基づいて出力位置アレイを得るステップと、１つまたは複数の導波経路であり、入力位置アレイの１つまたは複数のそれぞれの入力位置から出力位置アレイの１つまたは複数のそれぞれの出力位置の間に光路を提供するように構成される、各導波経路を決定するステップと、アライメント装置が、入力位置アレイに対応するそれぞれの入力位置における複数の入力、出力位置アレイに対応するそれぞれの出力位置における複数の出力、および１つまたは複数の導波経路に対応する１つまたは複数の導波路を備える基板を備えるようにアライメント装置を製作するステップとを含む。
【0007】
一例示的実施形態において、アライメント装置を製作するステップは、リソグラフィー技術を使用して複数の入力、複数の出力または１つもしくは複数の導波路の少なくとも１つを形成するステップから成る。
【0008】
一例示的実施形態において、リソグラフィー技術は、ｅビームリソグラフィー技術または直接書込みリソグラフィー技術の１つである。
【0009】
一例示的実施形態において、入力位置アレイは、結合要素アレイに固定される光ファイバの光ファイバコアの位置の測定に少なくとも部分的に基づいて決定される。
【0010】
一例示的実施形態において、方法は、結合要素アレイの少なくとも１つのアレイアライメント要素およびアライメント装置の少なくとも１つの装置アライメント要素に少なくとも部分的に基づいてアライメント装置を結合要素アレイと揃え、アライメント装置を結合要素アレイに関して適所に固定するステップを更に含む。
【0011】
一例示的実施形態において、出力位置アレイは、受容装置の目標位置の決定に少なくとも部分的に基づいて決定される。
【0012】
一例示的実施形態において、出力位置は、複数の出力のそれぞれの出力と関連付けられた１つまたは複数の出力特性に少なくとも部分的に基づいて決定される。
【0013】
一例示的実施形態において、方法は、１つもしくは複数の導波路の少なくとも１つに沿ってかつ／または複数の出力の少なくとも１つの出力において１つまたは複数の光学素子を製作または配設するステップを更に含む。
【0014】
本開示の一態様によれば、１つまたは複数の光源を受容装置のそれぞれの目標位置と揃えるための方法が提供される。方法は、アライメント装置であり、それぞれの入力位置における複数の入力、それぞれの出力位置における複数の出力、および複数の入力の１つまたは複数のそれぞれの入力から複数の出力の１つまたは複数のそれぞれの出力に光路を提供するように構成される１つまたは複数の導波路を備える第１の基板を備える、アライメント装置を提供するステップを含む。それぞれの入力位置は、結合要素アレイに固定される光ファイバの光ファイバコアに対応するように構成される。結合要素アレイは、光ファイバのそれぞれの１つが固定される複数の結合要素を備え、各光ファイバは、それぞれの入力と関連付けられ、入力位置アレイは、各それぞれの入力の位置を示す。それぞれの出力位置は、それぞれの光信号を受容装置のそれぞれの目標位置に提供するように構成される。アライメント装置は、第１の基板を第２の基板と揃えることによって結合要素アレイに関して適所に固定され、結合要素アレイが第２の基板上に形成されている。方法は、アライメント基準が満たされるようにアライメント装置を受容装置に関して固定するステップを更に含む。
【0015】
一例示的実施形態において、方法は、受容装置に関するアライメント装置の固定後の時点で（例えば、システムのコントローラによってアライメント検査トリガが同定されたことに応答して）、アライメント基準がまだ満たされているかどうかを判定するステップを更に含む。
【0016】
一例示的実施形態において、方法は、アライメント基準がまだ満たされていないと判定されるとアライメント補正を行うステップと、アライメント基準がまだ満たされていると判定されると受容装置に関してアライメント装置を移動させないステップとを更に含む。
【0017】
一例示的実施形態において、アライメント装置は、アライメント補正を行うように制御されるように構成される機械アセンブリに装着される。
【0018】
一例示的実施形態において、機械アセンブリは、圧電素子（例えば、１つまたは複数の自由度と関連付けられた圧電インチワームモータ、圧電変換器、圧電アクチュエータ等）を備える。
【0019】
一例示的実施形態において、アライメント装置は、結合要素アレイにエポキシ接着される。
【0020】
一例示的実施形態において、光ファイバの光ファイバコアの各々は、サブミクロン精度でそれぞれの入力に関して適所に固定される。
【0021】
一例示的実施形態において、複数の入力、複数の出力または１つもしくは複数の導波路の少なくとも１つは、ｅビームリソグラフィー技術または直接書込みリソグラフィー技術の少なくとも１つを使用して製作される。
【0022】
別の態様によれば、アライメントアセンブリが提供される。一例示的実施形態において、アライメントアセンブリは、それぞれの入力位置における複数の入力、それぞれの出力位置における複数の出力、および複数の入力の１つまたは複数のそれぞれの入力から複数の出力の１つまたは複数のそれぞれの出力に光路を提供するように構成される１つまたは複数の導波路を備える第１の基板を備えるアライメント装置を備える。それぞれの入力位置は、結合要素アレイに固定される光ファイバの光ファイバコアの測定位置に基づいて決定される入力位置アレイに従って製作される。結合要素アレイは、光ファイバのそれぞれの１つが固定される複数の結合要素を備え、各光ファイバは、それぞれの入力と関連付けられ、入力位置アレイは、各それぞれの入力の位置を示す。それぞれの出力位置は、それぞれの光信号を受容装置のそれぞれの目標位置に提供するように構成される。アライメントアセンブリは、結合要素アレイを更に備え、第１の基板を第２の基板と揃えることによってアライメント装置が結合要素アレイに関して適所に固定される。結合要素アレイは、第２の基板上に形成されている。
【0023】
一例示的実施形態において、アライメントアセンブリは、１つまたは複数の出力光学素子であって、複数の出力のそれぞれの出力においてまたは近くに設けられ、かつそれぞれの出力を出るそれぞれの光信号に出力特性が与えられるようにするように構成される、各出力光学素子を更に備える。
【0024】
一例示的実施形態において、アライメントアセンブリは、１つまたは複数の導波路のそれぞれの導波路と関連付けられた（ａ）１つもしくは複数のビームスプリッタまたは（ｂ）１つもしくは複数の変調器の少なくとも１つを更に備える。
【0025】
一例示的実施形態において、アライメント装置は、ｅビームリソグラフィー技術または直接書込みリソグラフィー技術の少なくとも１つを使用して少なくとも部分的に製作される。
【0026】
このように本発明を一般用語で記載し、ここで添付の図面が参照されることになるが、必ずしも一定の尺度で描かれているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】一例示的実施形態に係る、アライメント装置を使用して原子物体閉込め装置として具現化される受容装置への光路の高精度アライメントを提供する一例としての量子コンピューティングシステムを例示する概要図である。
【図2A】一例示的実施形態に係る、アライメント装置を使用して結合要素アレイへ固定される複数の光ファイバと受容装置の目標位置との間の高精度アライメントを提供するシステムの一部分の概要図である。
【図2B】一例示的実施形態に係る、アライメント装置を使用して結合要素アレイへ固定される複数の光ファイバと受容装置の目標位置との間の高精度アライメントを提供するシステムの一部分の別の概要図である。
【図3】一例示的実施形態に係る、結合要素アレイの横断面である。
【図4】一例示的実施形態に係る、一例としてのアライメント装置の概要図である。
【図5】一例示的実施形態に係る、アライメント装置を製造するための様々なプロセス、手順および／または動作を例示するフローチャートである。
【図6】一例示的実施形態に係る、入力位置アレイを決定するための様々なプロセス、手順および／または動作を例示するフローチャートである。
【図7】様々な実施形態に係る、出力位置アレイを決定するための様々なプロセス、手順および／または動作を例示するフローチャートである。
【図8】一例示的実施形態に係る、アライメント装置を使用して受容装置の目標位置に光信号を提供する様々なプロセス、手順および／または動作を例示するフローチャートである。
【図9】様々な実施形態に係る、１つまたは複数の決定論的整形および／または並べ替え機能を行うように構成される量子コンピュータの、一例としてのコントローラの概要図を提供する。
【図10】一例示的実施形態に従って使用され得る量子コンピュータシステムの、一例としてのコンピューティングエンティティの概要図を提供する。
【発明を実施するための形態】
【0028】
ここで本発明が添付の図面を参照しつつ以下に更に完全に記載されることになるが、本発明の全てでなく一部の実施形態が図示されている。実際、本発明は多くの種々の形態で具現化され得、本明細書に記載される実施形態に限定されるとして解釈されるべきでなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が適用可能な法的要件を満たすように提供される。用語「または」（「／」とも表される）は、別段の指示がない限り、本明細書において選言的意味でも連言的意味でも使用される。用語「例示的な」および「例証的な」は、品質水準の指示のない例であるために使用される。用語「略」、「実質的に」および「約」は、別段の指示がない限り、工作および／もしくは製造公差内かつ／またはユーザ測定能力内を指す。同様の数字は、全体を通して同様の要素を指す。
【0029】
例示的実施形態は、高精度フォトニックアライメント装置、フォトニックアライメント装置を組み込んだシステム、フォトニックアライメント装置を製造する方法、および／またはフォトニックアライメント装置の使用方法を提供する。様々な実施形態において、フォトニックアライメント装置は、１０～５００ｎｍの範囲内の精度で受容装置のそれぞれの目標位置との複数の光ファイバのアライメントを可能にするように構成される。様々な実施形態において、複数の光ファイバは、ｖ溝アレイ等のような結合要素アレイへ固定される。フォトニックアライメント装置は、結合要素アレイへ固定される複数の光ファイバと受容装置の目標位置との間の高精度アライメントを提供するように構成（例えば、設計および製作）される。
【0030】
従来は、受容装置に光ファイバを光学的に結合するためにｖ溝アレイが使用される。そのような構成は、１ミクロンオーダー以上のアライメント誤差に至る。そのようなアライメント誤差が、より長波長（例えば、赤外線波長以上）では性能を実質的に劣化させないかもしれないが、そのようなアライメント誤差は、可視およびＵＶ波長では不利である。例えば、可視およびＵＶ波長は、より短波長光の一般により小モードフィールド径により、より低結合効率を有する。その上、極低温かつ／またはクライオスタット内応用に関しては、システムを極低温度に引き下げるシステムの熱サイクル中のアライメント位置調整のずれが更なるアライメント誤差を引き起こすことがある。そのようなアライメント誤差を克服するために、より高レベルの光パワーがしばしば使用されるが、クライオスタット内の不要な加熱ならびにファイバおよび導波路劣化による寿命時間短縮に至る。
【0031】
システムに供給される必要がある余剰光パワーを削減する試みで、これらの高エッジ結合損失を軽減するために、熱膨張の係数が整合された微視的ファイバアライメントを提供するシリコンｖ溝アレイが使用される。ｖ溝精度にもかかわらず、光ファイバのコア／クラッディング同心度は、まだ制限されており、コアピッチおよび垂直位置の典型的な誤差（例えば、典型的に約１μｍ）に至る。より長波長（例えば、赤外線）では許容可能であるが、これは、可視／ＵＶ波長では著しい入力結合損失に至る。追加的に、これらのｖ溝アレイ上のファイバピッチは、良くても＞１００μｍであり、チップエッジ空間をすぐに消費してしまう。これは、チップに結合できるファイバ数を制限し（将来の装置が２桁または３桁のファイバ個数にスケールアップされるので重大な課題）、かつチップ上の電極数をスケールアップするために必要とされるワイヤボンド空間と競合する。
【0032】
その上、ベークアウトおよび極低温ポンピング中に熱ドリフトを軽減しかつアライメントを維持するために、これらのｖ溝アレイは、フォトニック集積回路（ＰＩＣ）にもエポキシ接着されなければならない。これは、商用運用に向けてスケーリングするときに重大な課題を提起する。光ファイバアライメントは、相当な技能者時間を要し（特に結合されるファイバ数が２桁へ増えると）かつ硬化プロセス全体中にアクティブアライメントを必要とする。光ファイバのいかなるミスアライメントまたは再加工も、ファイバアレイおよびＰＩＣアセンブリ全体が両方とも処分され－プロセス全体をやり直すことを必要とする。同様に、熱サイクル中にアライメントがずれれば、再びＰＩＣアセンブリ全体およびｖ溝アレイを設けなければならず、熱サイクル全体を通して上手く揃えられたままであるＰＩＣ－ｖ溝アセンブリを選び出す試行錯誤によるダウン選択に至る。更に、商用運用下では、システムは、最低でも複数月の間稼働するのを期待される。ファイバｖ溝アレイがＰＩＣアセンブリにエポキシ接着されて、ファイバ寿命時間は、おそらく制限されることになり、置換性により、再びＰＩＣアセンブリ全体が処分されて、ダウン選択プロセスが繰り返される必要がある。これらの問題点は、必要とされるファイバ数が増えるにつれて悪化するだけである。したがって、ＰＩＣアセンブリの著しい技能者および技術者時間ならびに浪費が予想される。
【0033】
したがってＰＩＣアセンブリに結合されている光ファイバのアライメントに関して重大な問題が存在する。これらの問題は、可視ならびに／またはＵＶ波長光信号を使用するシステム、ならびにＰＩＣアセンブリがクライオスタット内でならびに／または低温度（例えば、周囲および／もしくは室内温度より低い）でならびに／または高真空互換環境で動作されるシステムにおいて特に顕著である。
【0034】
様々な実施形態が、ＰＩＣアセンブリに結合される光ファイバのアライメントに関するこれらの技術的問題の技術的解決策を提供する。様々な実施形態において、結合要素アレイ内に固定される光ファイバのアレイからそれぞれの光信号を受信するように構成されるアライメント装置が提供される。例えば、アライメント装置のための入力位置のアレイは、結合要素アレイ内に固定される光ファイバのアレイの実際のコア位置に基づいて決定される。アライメント装置は、それぞれの光信号を受容装置（例えば、ＰＩＣアセンブリ）のそれぞれの目標位置に提供するように構成される。例えば、アライメント装置のための出力位置のアレイは、受容装置の実際の目標位置の場所に基づいて決定される。アライメント装置は、次いで結合要素のアレイおよび光ファイバアレイに関してアライメントして固定されてよい。例えば、結合要素のアレイと適切にアライメントしてアライメント装置を固定するためにエポキシ接着プロセスが使用されてよい。システム運用中にＰＩＣアセンブリへのアライメント装置の適切なアライメントを提供するために熱サイクル中のいかなる位置および／またはアライメント変化も補正できるようにアライメント装置のサブミクロン位置制御を提供するために機械アライメントアセンブリが使用されてよい。
【0035】
その上、光ファイバが交換される必要があるとき、アライメント装置および結合要素アレイだけが光ファイバのアレイと共に交換される必要がある。言い換えれば、ＰＩＣアセンブリは、交換されるかつ／またはクライオスタットから取り外される必要がない。アライメント装置がＰＩＣアセンブリより実質的に単純な装置であるので、新たなアライメント装置を製作するために必要とされる時間および資源は、新たなＰＩＣアセンブリを製作することと比較して低い。更には、様々な実施形態において、ＰＩＣアセンブリは、特定の方式（例えば、微小誤差内までのレベル等）でクライオスタット内に設置される必要がある。ＰＩＣアセンブリをクライオスタット内に適所に保つことができること、およびアライメント装置を交換することは、焼かれた光ファイバを処理するとき等に、システムのためのより短い休止時間を可能にする。例えば、一例示的実施形態において、アライメント装置は、受容装置（例えば、原子物体閉込め装置などのＰＩＣアセンブリ）と高出力光（例えば、操作）源（例えば、レーザ）との間の中間物として作用するように構成される比較的容易に交換される部品として作用するフォトニックヒューズである。
【0036】
様々な実施形態が、したがって、ＰＩＣアセンブリに光信号を提供するための従前の技術に比べて有意な利点を提供する。ここで様々な実施形態が、ＰＩＣアセンブリが原子物体閉込め装置（例えば、イオントラップ）でありかつシステムがＱＣＣＤベースの量子コンピュータである例に関して更に詳細に記載されることになる。理解されるはずであるように、本明細書に記載される様々な態様は、様々な他のシステムにおいておよび／または様々な他のＰＩＣアセンブリ（例えば、特に可視／ＵＶ波長光信号を使用しかつ／またはクライオスタット内で動作するシステム）と共に使用され得る。
【0037】
原子物体閉込め装置を備える一例としての量子コンピューティングシステム
図１は、一例示的実施形態に従う、原子物体閉込め装置８０（例えば、イオントラップ等）を備える一例としての量子コンピューティングシステム１００の概要図を提供する。１つまたは複数の操作源６０が、操作信号（例えば、光信号）を、光信号が、ＰＩＣアセンブリである受容装置の目標位置に入射するように、発生させかつ／または提供するように構成される。この一例としてのシステムにおいて、受容装置は、原子物体閉込め装置８０である。この一例としてのシステムにおいて、操作源６０は、操作信号がレーザビーム／パルスならびに／または光学的に調整された（例えば、特定の位置で特定のビームサイズを有するように、一次信号および特定の側波帯を含有するように、等）レーザビーム／パルスであるように、レーザおよび／またはレーザを備える光学系である。
図１は、一例示的実施形態に従う、原子物体閉込め装置８０（例えば、イオントラップ等）を備える一例としての量子コンピューティングシステム１００の概要図を提供する。１つまたは複数の操作源６０が、操作信号（例えば、光信号）を、光信号が、ＰＩＣアセンブリである受容装置の目標位置に入射するように、発生させかつ／または提供するように構成される。この一例としてのシステムにおいて、受容装置は、原子物体閉込め装置８０である。この一例としてのシステムにおいて、操作源６０は、操作信号がレーザビーム／パルスならびに／または光学的に調整された（例えば、特定の位置で特定のビームサイズを有するように、一次信号および特定の側波帯を含有するように、等）レーザビーム／パルスであるように、レーザおよび／またはレーザを備える光学系である。
【0038】
例示される実施形態において、操作源によって発生される操作信号は、光ファイバ６６（例えば、６６Ａ～６６Ｎ）へ結合される。光ファイバ６６は、結合要素アレイ６８へ固定される。一例示的実施形態において、結合要素アレイ６８は、第２の基板（例えば、シリコン基板等）上に形成されるｖ溝アレイである。結合要素アレイ６８は、アライメント装置２００に関して固定される。アライメント装置２００は、高結合効率で（例えば、１ミクロン未満である光ファイバコアとアライメント装置の入力との間のアライメント誤差で）結合要素アレイ６８へ固定される光ファイバ６６から光信号を受信するように構成される。アライメント装置２００は、それぞれの光信号を受容装置（例えば、原子物体閉込め装置８０）のそれぞれの目標位置に提供するように更に構成される。
【0039】
様々な実施形態において、量子コンピューティングシステム１００は、コンピューティングエンティティ１０および量子コンピュータ１１０を備える。様々な実施形態において、量子コンピュータ１１０は、コントローラ３０、原子物体閉込め装置８０（例えば、イオントラップ）を囲むクライオスタットおよび／または真空チャンバ４０、ならびに１つまたは複数の操作源６０を備える。例えば、クライオスタットおよび／または真空チャンバ４０は、圧力制御チャンバでよい。一例示的実施形態において、操作源６０によって発生される操作信号は、対応する光路（例えば、光ファイバ６６）を介してクライオスタットおよび／または真空チャンバ４０の内部（原子物体閉込め装置８０が設置される）に提供される。
【0040】
一例示的実施形態において、１つまたは複数の操作源６０は、１つまたは複数のレーザ（例えば、光レーザ、マイクロ波源、等）を備えてよい。様々な実施形態において、各操作源は、電磁スペクトルのマイクロ波、赤外、可視または紫外部分にそれぞれの特性波長を有するそれぞれの操作信号を発生させるように構成される。様々な実施形態において、１つまたは複数の操作源６０は、閉込め装置８０（例えば、イオントラップ等）内の１つまたは複数の原子物体（例えば、イオン、原子、中性および／またはイオン性分子、等）の制御された量子状態発展を操作しかつ／または引き起こすように構成される。例えば、一例示的実施形態において、１つまたは複数の操作源６０が１つまたは複数のレーザを備える場合、レーザは、クライオスタットおよび／または真空チャンバ４０内の閉込め装置８０によってトラップされる原子物体に１つまたは複数のレーザビームを提供してよい。
【0041】
例えば、操作源６０は、原子物体が閉込め原子物体量子コンピュータのキュービットとして使用され得るように原子物体を定められたキュービット空間の状態へ初期化し、閉込め原子物体量子コンピュータの１つまたは複数のキュービット上で１つまたは複数のゲートを行い、閉込め原子物体量子コンピュータの１つまたは複数のキュービットの状態を読み出しかつ／または判定する、等のために使用され得る１つまたは複数の操作信号を発生させるように構成されてよい。
【0042】
様々な実施形態において、量子コンピュータ１１０は、キュービットによって発生される光子を（例えば、読出し手順中に）収集および／または検出するように構成される収光系を備える。収光系は、１つまたは複数の光学素子（例えば、レンズ、ミラー、導波路、光ファイバケーブル等）および１つまたは複数の光検出器を備えてよい。様々な実施形態において、光検出器は、フォトダイオード、光電子増倍管、電荷結合素子（ＣＣＤ）センサ、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサ、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサ、および／または量子コンピュータのキュービットの期待蛍光波長で光を感知できる他の光検出器でよい。様々な実施形態において、検出器は、１つまたは複数のＡ／Ｄ変換器９２５（図９を参照）等を介してコントローラ３０と電子通信していてよい。例えば、読み出されているかつ／またはその量子状態が判定される原子物体が放出信号を発し得るが、その少なくとも一部分が収光系によって捕獲される。
【0043】
様々な実施形態において、量子コンピュータ１１０は、１つまたは複数の電圧源５０を備える。例えば、電圧源５０は、複数の電圧ドライバおよび／もしくは電圧源ならびに／または少なくとも１つのＲＦドライバおよび／もしくは電圧源を備えてよい。電圧源５０は、一例示的実施形態において、閉込め装置８０の対応するポテンシャル発生要素（例えば、電極）に電気結合されてよい。
【0044】
様々な実施形態において、コンピューティングエンティティ１０が、ユーザが量子コンピュータ１１０への入力を（例えば、コンピューティングエンティティ１０のユーザインタフェースを介して）提供し、量子コンピュータ１１０からの出力を受信する、見る、等できるように構成される。コンピューティングエンティティ１０は、１つもしくは複数の有線もしくは無線ネットワーク２０を介してならびに／または直接有線および／もしくは無線通信を介して量子コンピュータ１１０のコントローラ３０と通信していてよい。一例示的実施形態において、コンピューティングエンティティ１０は、情報／データ、量子コンピューティングアルゴリズムおよび／または回路等を、コントローラ３０が理解および／または実装できるコンピューティング言語、実行可能命令、コマンドセット等へ翻訳、構成、フォーマット等をしてよい。
【0045】
様々な実施形態において、コントローラ３０は、電圧源５０、クライオスタットおよび／もしくは真空チャンバ４０内の温度および圧力を制御するクライオスタット系および／もしくは真空系、機械アセンブリ系２５０（図２Ｂを参照）、操作源６０、収光系、ならびに／またはクライオスタットおよび／もしくは真空チャンバ４０内の様々な環境条件（例えば、温度、圧力、磁場、等）を制御する他の系統を制御するように構成され、かつ／あるいは閉込め装置内の１つまたは複数の原子物体の量子状態の制御された発展を操作しかつ／または引き起こすように構成される。例えば、コントローラ３０は、閉込め装置内の１つまたは複数の原子物体の量子状態の制御された発展により量子回路および／またはアルゴリズムを実行させてよい。例えば、コントローラ３０は、コヒーレントシェルビングを含む読出し手順が、場合により量子回路および／またはアルゴリズムを実行することの一部として行われるようにしてよい。様々な実施形態において、閉込め装置内に閉じ込められる原子物体は、量子コンピュータ１１０のキュービットとして使用される。
【0046】
一例としてのアライメント装置
図２Ａおよび図２Ｂは各々、一例としてのアライメント装置２００の概略上面図を提供する。様々な実施形態において、アライメント装置２００は、入力側２１０および出力側２３０を有する第１の基板２２０を備える。様々な実施形態において、第１の基板２２０の入力側２１０に複数の入力２１２（例えば、２１２Ａ～２１２Ｎ）が設けられる。様々な実施形態において、複数の入力の入力２１２は、第１の基板２２０の複数の側および／または面に設けられてよい。様々な実施形態において、第１の基板２２０の出力側２３０に複数の出力結合器２３２（例えば、２３２Ａ～２３２Ｐ）が設けられる。様々な実施形態において、アライメント装置２００の入力２１２は、それぞれの光ファイバ６６から光信号を受信するように構成される。様々な実施形態において、アライメント装置２００の出力結合器２３２は、光信号を受容装置（例えば、原子物体閉込め装置８０）のそれぞれの目標位置に提供するように構成される。
図２Ａおよび図２Ｂは各々、一例としてのアライメント装置２００の概略上面図を提供する。様々な実施形態において、アライメント装置２００は、入力側２１０および出力側２３０を有する第１の基板２２０を備える。様々な実施形態において、第１の基板２２０の入力側２１０に複数の入力２１２（例えば、２１２Ａ～２１２Ｎ）が設けられる。様々な実施形態において、複数の入力の入力２１２は、第１の基板２２０の複数の側および／または面に設けられてよい。様々な実施形態において、第１の基板２２０の出力側２３０に複数の出力結合器２３２（例えば、２３２Ａ～２３２Ｐ）が設けられる。様々な実施形態において、アライメント装置２００の入力２１２は、それぞれの光ファイバ６６から光信号を受信するように構成される。様々な実施形態において、アライメント装置２００の出力結合器２３２は、光信号を受容装置（例えば、原子物体閉込め装置８０）のそれぞれの目標位置に提供するように構成される。
【0047】
様々な実施形態において、入力２１２は、入力位置２１４のアレイに従って配設される。入力位置２１４のアレイは、それぞれの結合要素６２（例えば、６２Ａ～６２Ｍ）へ固定される光ファイバ６６のコア６７（例えば、６７Ａ～６７Ｎ）の位置に基づいて決定される。例えば、結合要素アレイ６８は、複数の結合要素６２を定める第２の基板６１を備える。一例示的実施形態において、複数の結合要素は、ｖ溝アレイである。
【0048】
図３は、複数の光ファイバ６６が固定される一例としての結合要素アレイ６８の横断面を提供する。例えば、例示される結合要素アレイ６８は、横ピッチΔｙおよび溝深さΔｚによって定められるｖ溝を備えるｖ溝アレイである。それぞれの結合要素６２における光ファイバ６６の位置調整の差およびそれぞれの光ファイバ６６内のコア６７位置間の分散に基づいて、コア６７の位置は、サブミクロンレベルで容易に予測可能でない。
【0049】
図２Ａおよび図２Ｂに戻り、出力結合器２３２は、出力位置のアレイ２３４に従って配設される。出力位置のアレイ２３４は、それぞれの目標位置８４（例えば、８４Ａ～８４Ｄ）に基づいて決定される。例えば、原子物体閉込め装置８０は、一例示的実施形態において、一次元トラッピング領域８２のアレイを定める。一次元トラッピング領域８２のアレイは、複数の目標位置８４を定める。例えば、原子物体閉込め装置８０は、操作信号（例えば、アライメント装置２００を介して提供される）が目標位置８４における原子物体に入射して量子コンピュータ１１０の１つまたは複数の機能を行うようにそれぞれの目標位置８４に１つまたは複数の原子物体を閉じ込めるように構成されてよい。例えば、出力結合器２３２のアレイは、一例示的実施形態において、原子物体閉込め装置８０の入力導波路８８の密アレイへ操作信号および／または光信号を結合するように構成される。したがって、出力位置のアレイ２３４に従って定められる出力結合器２３２を出る光信号は、操作信号および／または光信号が原子物体閉込め装置８０の入力導波路のアレイのそれぞれの入力導波路に提供され、対応する目標位置８４に入射するようにされる（例えば、それぞれの入力導波路によって）ように設定される。
【0050】
様々な実施形態において、アライメント装置２００は、複数の導波路２２２を備える。様々な実施形態において、導波路２２２は、アライメント装置２００の少なくとも１つの入力２１２から少なくとも１つの出力結合器２３２に光路を提供する。例えば、一例示的実施形態において、各入力２１２は、対応する導波路２２２を介して少なくとも１つの出力結合器２３２に光学的に接続される。
【0051】
図４は、入力位置４１４のアレイに従って定められかつ／または配設される第１の基板４２０の入力側４１０の複数の入力４１２、およびアレイ出力位置４３４に従って定められかつ／または配設される第１の基板４２０の出力側４３０の複数の出力４３２を備える一例としてのアライメント装置４００を例示する。入力４１２は、それぞれの導波路４２２を介してそれぞれの出力４３２に光学的に接続される。様々な実施形態において、導波路は、様々な光学素子を備える。様々な実施形態において、１つまたは複数の導波路４２２が、ビームスプリッタ４２４、波長、位相および／または強度変調器４２６、回折光学素子（例えば、レンズ、格子等）、メタサーフェスレンズ等のような様々な光学素子を備える。一例示的実施形態において、出力４３２は、出力光学素子４３６を備える。例えば、それぞれの出力４３２に、レンズまたは格子などの回折光学素子、メタサーフェスレンズ等が固定されかつ／または設けられてよい。例えば、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０２１年５月１６日出願の、米国出願第１７／３１６，３５４号によって記載されるのと類似して、導波路４２２は、伝播される光信号を調整する様々なビームスプリッタおよび／または光学素子を含んでよい。様々な実施形態において、出力光学素子４３６は、それぞれの出力４３２を出る光信号をそれぞれの目標位置８４に向けてかつ／またはそれに（例えば、場合により原子物体閉込め装置８０の入力導波路８８を介して）提供するように構成される。
【0052】
図２Ａおよび図２Ｂに戻り、一例示的実施形態において、結合要素アレイ６８はアレイアライメント要素６４を更に備え、アライメント装置は装置アライメント要素２４０を備える。アレイアライメント要素６４および装置アライメント要素２４０は、嵌合し、係合し、かつ／またはその他、結合要素アレイ６８がいつアライメント装置２００と（少なくとも１自由度で）揃えられるかを判定するために使用されるように構成される。例えば、例示される実施形態において、結合要素アレイ６８は、凹部として具現化されるそれぞれの装置アライメント要素２４０へ嵌合されるように構成される凸部であるアレイアライメント要素６４を備える。アレイアライメント要素６４が対応する装置アライメント要素２４０と嵌合、係合、等されると、アライメント装置２００および結合要素アレイ６８は、少なくとも１自由度で（例えば、例示されるように、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向、ｘ軸回りの回転、および／またはｙｚ平面に関する傾きで）揃えられる。一例示的実施形態において、アレイアライメント要素６４が対応する装置アライメント要素２４０と嵌合、係合、等されると、アライメント装置２００および結合要素アレイ６８は、６自由度に関して揃えられる。
【0053】
一例示的実施形態において、結合要素アレイ６８およびアライメント装置２００が揃えられていることを光学的に確認するためにループバック導波路（例えば、結合要素アレイ６８およびアライメント装置２００の端に位置する）が使用される。一例示的実施形態において、下流の光出力が監視される（例えば、アライメント装置２００および／または原子物体閉込め装置８０に設けられるパワーモニタおよび／またはフォトダイオードを介して）。例えば、監視された下流の光出力に対応して入力するように設定され、リアルタイムまたは近リアルタイムで結合要素アレイ６８およびアライメント装置のアライメントを調節する（例えば、圧電変換器を介して）制御アルゴリズムが実装されてよい（例えば、コントローラ３０を介して）。
【0054】
一例示的実施形態において、結合要素アレイ６８は、アライメント装置２００とアライメントして固定、粘着および／またはエポキシ接着される。例えば、結合要素アレイ６８へ固定される複数の光ファイバ６６および受容装置（例えば、原子物体閉込め装置８０）の目標位置８４のサブミクロンアライメントを提供するために一旦アライメント装置２００が製作されると、アライメント装置２００は、結合要素アレイ６８と（例えば、アレイアライメント要素６４および装置アライメント要素２４０を使用して）揃えられ、互いと揃えられた関係へ固定されてよい。例えば、結合要素アレイ６８は、アライメント装置２００にエポキシ接着され、かつ／またはその他、アライメント装置２００に関する結合要素アレイ６８の位置が変化することができないように固定されてよい。一例示的実施形態において、結合要素アレイ６８をアライメント装置２００とのアライメントへ保持するために機械加工された機械スカフォードが使用される。一例示的実施形態において、結合要素アレイ６８およびアライメント装置２００を揃えかつ／または結合要素アレイ６８をアライメント装置２００とのアライメントへ固定するためにフォトニックワイヤボンディングが使用されてよい。
【0055】
様々な実施形態において、結合要素アレイ６８およびアライメント装置２００は、クライオスタットおよび／または真空チャンバ４０へ設置される。例えば、受容装置（例えば、原子物体閉込め装置８０）とのアライメント装置２００の初期アライメントが、アライメント装置２００の出力結合器２３２がそれぞれの光信号を受容装置のそれぞれの目標位置８４に提供するように構成されるように行われる。クライオスタットおよび／または真空チャンバ４０内の温度を引き下げるために次いで熱サイクルプロセスが使用されてよい。例えば、クライオスタットおよび／または真空チャンバ内の温度は、極低温度（例えば、様々な実施形態において１０Ｋ未満などの１２４Ｋ以下）に引き下げられてよい。
【0056】
熱サイクルプロセス中および／または熱サイクルプロセスの完了後の１つまたは複数の点で、受容装置（例えば、原子物体閉込め装置８０）の目標位置８４とのアライメント装置２００（例えば、出力結合器２３２）のアライメントが検査される。
【0057】
一例示的実施形態において、アライメント装置２００および原子物体閉込め装置８０が揃えられていることを光学的に確認するために光学フィードバックループが使用される。一例示的実施形態において、アライメント装置２００および原子物体閉込め装置８０が（グローバルに）揃えられていることを光学的に確認するためにループバック導波路（例えば、アライメント装置２００および原子物体閉込め装置８０の端に位置する）が使用される。別の例では、受容装置（例えば、原子物体閉込め装置８０）に１つまたは複数のパワーモニタ８６が設けられてよい。一例示的実施形態において、パワーモニタ８６および／またはフォトダイオードが、出力結合器２３２と対応する目標位置８４との間の光路に沿って配設され、かつ対応する目標位置８４に提供されている光信号の一部分を取り込んで、光信号によって提供される強度および／またはパワーを測定するように構成されてよい。一例示的実施形態において、アライメント装置２００は、受容装置に設けられるそれぞれのパワーモニタ８６に専用のアライメント信号を提供するように構成される１つまたは複数の出力結合器２３２を備える。一例示的実施形態において、１つまたは複数のパワーモニタ８６は、有線接続８７を介してコントローラ３０と電気通信している。一例示的実施形態において、受容装置とのアライメント装置２００のアライメントを補助するために、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０２２年３月８日出願の、米国出願第１７／６５３，９７９号に一例が記載されているアライメント配置が使用されてよい。
【0058】
コントローラ３０は、パワーモニタ８６によって発生される信号に基づいて、アライメント装置２００と目標位置８４との間のアライメントを改善するように設定されるアライメント補正を決定してよい。コントローラ３０は、次いで、アライメント補正を行うように、かつ／またはアライメント装置２００の出力結合器２３２が受容装置（例えば、原子物体閉込め装置８０）の目標位置８４と適切に揃えられるように受容装置に関してアライメント装置２００の位置および／もしくは向きを調節するように、機械アセンブリ２５０を制御してよい。様々な実施形態において、機械アセンブリ２５０は、量子コンピューティングシステム１００の動作中に、量子コンピュータシステム１００による量子回路および／またはプログラムの性能の間、等で、受容装置（例えば、原子物体閉込め装置８０）とのアライメント装置２００の位置調整を変更および／または調節するように動作可能である。例えば、機械アセンブリ２５０は、１つまたは複数の自由度で原子物体閉込め装置の位置に関してアライメント装置２００の位置を制御するように構成される１つまたは複数の圧電変換器等を備える。
【0059】
一例示的実施形態において、機械アセンブリ２５０は、圧電ラチェット装置および／または圧電インチワーム装置（例えば、インチワームモータ等）である。例えば、機械アセンブリ２５０の圧電素子に電気信号が提供されて、アクチュエータ（例えば、場合により圧電素子自体および／またはその他、圧電素子に結合される）にサイズおよび／または長さを変化させてよい。アクチュエータのサイズおよび／または長さの変化は、受容装置（例えば、原子物体閉込め装置８０）とのアライメント装置２００の位置調整の調節および／または変更をもたらす。例えば、コントローラ３０は、機械アセンブリにアライメント補正に従って受容装置（例えば、原子物体閉込め装置８０）とのアライメント装置２００の位置調整を変更および／または調節させるのに適切な電気信号を機械アセンブリ２５０に提供するように１つまたは複数の電圧源５０を制御してよい。一例示的実施形態において、機械アセンブリ２５０は、受容装置（例えば、原子物体閉込め装置８０）に関してアライメント装置２００の位置調整を変更および／または調節するように設定される電気信号の非存在下では受容装置に関してアライメント装置２００の位置調整を維持するように構成される。様々な実施形態において、機械アセンブリ２５０は、サブミクロン（例えば、ナノメートル）スケールで受容装置に関してアライメント装置２００の位置調整の変更および／または調節をするように構成される。
【0060】
一例としての、アライメント装置の製造
図５は、一例示的実施形態に従って、アライメント装置２００を製造するための様々なプロセス、手順、動作等を例示するフローチャートを提供する。ステップ／動作５０２で開始し、入力位置アレイが得られる。様々な実施形態において、入力位置アレイは、複数の入力２１２の各々を結合要素アレイ６８内に係合および／または固定されるそれぞれの光ファイバ６６のそれぞれのコア６７と揃える（例えば、サブミクロン精度で）ことができるように複数の入力２１２の相対位置を示す。様々な実施形態において、入力位置アレイは、コンピューティングエンティティ（例えば、コンピューティングエンティティ１０）によって得られる。
図５は、一例示的実施形態に従って、アライメント装置２００を製造するための様々なプロセス、手順、動作等を例示するフローチャートを提供する。ステップ／動作５０２で開始し、入力位置アレイが得られる。様々な実施形態において、入力位置アレイは、複数の入力２１２の各々を結合要素アレイ６８内に係合および／または固定されるそれぞれの光ファイバ６６のそれぞれのコア６７と揃える（例えば、サブミクロン精度で）ことができるように複数の入力２１２の相対位置を示す。様々な実施形態において、入力位置アレイは、コンピューティングエンティティ（例えば、コンピューティングエンティティ１０）によって得られる。
【0061】
例えば、図６は、一例示的実施形態に係る、入力位置アレイを得るための様々なプロセス、手順、動作等を例示するフローチャートを提供する。ステップ／動作６０２で開始し、複数の光ファイバ６６が結合要素アレイ６８のそれぞれの結合要素６２と係合されかつ／またはそれへ固定される。例えば、光ファイバ６６を結合要素アレイ６８のそれぞれの結合要素６２へ係合および／または固定するためにエポキシ、機械締結具、接着剤等が使用されてよい。
【0062】
ステップ／動作６０４で、光ファイバ６６のコア位置が判定される。例えば、互いに関するおよび／または外部基準に関するコア６７の位置が判定されてよい。一例示的実施形態において、光ファイバ６６を通して光信号が提供され、光信号が光ファイバ６６を出る相対および／または絶対位置が判定される。例えば、ＣＣＤセンサ等が、結合要素アレイ６８の結合側６３を出る光信号の空間分布を判定するように構成されてよい。結合要素アレイ６８の結合側６３を出る光信号の空間分布は、次いで互いに関するおよび／または結合要素アレイ６８の基準点（例えば、１つもしくは複数のアレイアライメント要素６４等）に関する光ファイバ６６のコア６７の位置を判定するために使用されてよい。
【0063】
ステップ／動作６０６で、入力位置２１４のアレイがコア位置に基づいて決定される。例えば、入力位置２１４のアレイは、入力がコア位置と揃えられかつ／または揃えることができるように入力２１２が配設されるように決定される。例えば、入力２１２の位置は、入力位置２１４のアレイによって示されるように、一例示的実施形態において、結合要素アレイ６８と係合および／または固定される光ファイバ６６の実際の、測定されたコア位置に基づいて決定される。
【0064】
一例示的実施形態において、入力位置２１４のアレイは、フォトレジストがその少なくとも一部分に設けられる無地のアライメント装置を、光ファイバ６６が係合される結合要素アレイ６８と揃えることによって決定される。次いで光ファイバを通してＵＶ光が印加されて、ファイバコア方向でフォトレジストをＵＶ光に露光させる。この結果、入力位置のアレイがアライメント装置上のフォトレジストに直接書き込まれる。
【0065】
一例示的実施形態において、入力位置２１４のアレイは、光ファイバ６６が係合される結合要素アレイ６８を撮像すること（例えば、トップダウン視点から）によって決定される。一例示的実施形態において、光ファイバコア６７の判定された（相対）位置に基づいて入力位置２１４のアレイを決定するために、結合要素アレイ６８に係合される光ファイバ６６のコア６７位置の走査電子顕微鏡法（ＳＥＭ）が使用される。様々な実施形態において、入力位置２１４のアレイを決定するために、最適な顕微鏡、対物レンズおよびＣＣＤ、ならびに／または近接場走査を使用する、結合要素アレイ６８に係合される光ファイバ６６のコア６７位置の撮像が使用される。
【0066】
一例示的実施形態において、アライメント装置２００は、アライメント装置の平面（例えば、図２Ａ、図２Ｂおよび図３に図示されるようなｘｙ平面）内で光ファイバコア６７の位置を補正するように構成される。例えば、入力位置のアレイのそれぞれのｙ位置は、光ファイバコアの位置を考慮するように調節できる。しかしながら、面外次元の（例えば、図２Ａ、図２Ｂおよび図３に例示されるようなｚ方向の）誤差に至る光ファイバのクラッディングとの光ファイバコア６７の非同心性は、様々な実施形態において、補正するのが更に困難である。したがって、一例示的実施形態において、面外次元誤差は、結合要素アレイ６８のそれぞれの結合要素６２内で光ファイバ６６を回転させて面外次元誤差（例えば、ｚ方向誤差）を最小化および／または低減させることによって、低減される。例えば、様々な実施形態において、光ファイバコア６７の位置誤差が全体的にｘｙ平面に存在しかつ／またはあるように光ファイバ６６が回転される。位置誤差は、これで容易に補正される。
【0067】
例えば、一例示的実施形態において、ステップ／動作６０２は、光ファイバ６６を結合要素アレイ６８へ仮固定することを含んでよい。ステップ／動作６０４は、次いで、例えば結合要素アレイ６８のそれぞれの結合要素６２内で非同心の光ファイバ６６を回転させることによって面外次元（例えば、ｚ方向）のコア位置誤差を補正することを含んでよい。この中間プロセスは、いかなる残りの面外次元コア位置誤差も最小化されることを保証するために反復的に行われてよい。光ファイバ６６は、次いで結合要素アレイ６８のそれぞれの結合要素６２へ永久固定され、光ファイバ６６の最終コア位置が判定されてよい。プロセスは、次いでステップ／動作６０６に続いてよく、最終コア位置に基づいて入力位置アレイが決定されてよい。
【0068】
入力位置２１４のアレイは次いで、入力位置２１４のアレイが得られるように提供される。例えば、入力位置２１４のアレイは、コンピュータエンティティ（例えば、コンピューティングエンティティ１０と類似）上で動作するモジュール、プログラムまたはアプリケーションによって決定され、メモリに記憶されて後に読み出しおよび／もしくはアクセスされ、コンピュータエンティティ上で動作する別のモジュール、プログラムもしくはアプリケーションへの入力として提供され、または入力位置のアレイが別のコンピューティングエンティティによって受信されるように１つもしくは複数の有線および／もしくは無線ネットワークを介して提供（例えば、送信）されてよい。
【0069】
図５に戻り、出力位置アレイが得られる。様々な実施形態において、出力位置アレイ２３４は、複数の出力結合器２３２の各々を原子物体閉込め装置８０のそれぞれの入力導波路８８と揃えて（例えば、サブミクロン精度で）、出力結合器２３２を受容装置（例えば、原子物体閉込め装置８０）の１つまたは複数のそれぞれの目標位置８４に光学的に結合することができるように複数の出力結合器２３２の相対位置を示す。様々な実施形態において、出力位置アレイは、コンピューティングエンティティ（例えば、コンピューティングエンティティ１０）によって得られる。
【0070】
一例示的実施形態において、出力位置アレイ２３４は、それぞれの出力結合器２３２を出る光信号に与えられるべきである１つまたは複数の出力特性を更に示す。例えば、１つまたは複数の出力特性は、出射光信号の分極、伝播方向、ビームサイズ、位相遅れ、焦点位置等を示してよい。例えば、出力結合器２３２は、光信号が出力結合器２３２を出るときに光信号に１つまたは複数の出力特性が与えられるように出力４３２においておよび／または対応する導波路２２２に沿って出力の近くに配設される出力光学素子（例えば、出力光学素子４３６と類似）を有してよい。出力位置アレイ２３４は、それぞれの出力光学素子４３６が出射光信号に所望の出力特性を提供するのにそれぞれの出力結合器２３２と適切な関係で形成されかつ／または設けられ得るようにそれぞれの出力２３４に対するそれぞれの１つまたは複数の出力特性を識別する情報を含む。
【0071】
図７は、一例示的実施形態に係る、出力位置アレイ２３４を得るための様々なプロセス、手順、動作、等を例示するフローチャートを提供する。ステップ／動作７０２で始まって、受容装置の目標位置８４に出力結合器２３２を光学的に結合するように構成される受容装置の入力導波路８８の入力位置８９が判定される。例えば、受容装置の目標位置８４に出力結合器２３２を光学的に結合するように構成される受容装置の入力導波路８８の入力位置８９は、互いに対しておよび／または受容装置の部品（例えば、アライメント配置、パワーモニタ８６等）に対して判定されてよい。
【0072】
ステップ／動作７０４で、各出力結合器２３２に対する１つまたは複数のそれぞれの出力特性が決定される。例えば、それぞれの出力結合器２３２に対する１つまたは複数のそれぞれの出力特性は、それぞれの出力を出る光信号が対応する目標位置８４に入射するのに適切な伝播方向を有するように決定されてよい。例えば、それぞれの出力結合器２３２に対する１つまたは複数のそれぞれの出力特性は、それぞれの出力を出る光信号が目標位置８４における所望のビームサイズ、所望の焦点位置、等を有するように光信号が集束および／またはコリメートされるように決定されてよい。例えば、それぞれの出力結合器２３２に対する１つまたは複数のそれぞれの出力特性は、それぞれの出力を出る光信号が対応する目標位置８４に入射するときに光信号が所望の位相遅れおよび／または所望の分極を有するように決定される。様々な実施形態において、それぞれの出力結合器２３２に対する１つまたは複数の出力特性は、アライメント装置２００が受容装置（例えば、原子物体閉込め装置８０）に関して固定されるときの目標位置８４に関するそれぞれの出力結合器２３２の期待位置、それぞれの出力結合器２３２を介して目標位置８４に提供される光信号の意図された使用法（例えば、量子コンピュータ１１０のどの機能を行うために光信号が使用されることになるか）、等に基づいて決定される。
【0073】
ステップ／動作７０６で、目標位置の位置および／またはそれぞれの出力結合器２３２に対する１つもしくは複数のそれぞれの出力特性に基づいて出力位置のアレイ２３４が決定される。例えば、出力位置のアレイ２３４は、出力結合器２３２が、そこから出る出力信号をそれぞれの目標位置８４に提供し、提供された出力信号が所望のそれぞれの出力特性を有するように配設および／または構成されるように決定される。
【0074】
一例示的実施形態において、出力位置のアレイ２３４は、標準化された位置のアレイである。例えば、出力位置のアレイ２３４は、異なるアライメント装置２００間でアライメント装置２００の出力が一貫しているように、かつ／またはアライメント装置２００が交換可能である（例えば、受容装置とインタフェースすることに関して）ように標準化された位置および標準化されたピッチを含んでよい。そのような実施形態において、出力位置のアレイ２３４は、ｅビーム精度で物理的に定められてよい。
【0075】
出力位置のアレイ２３４は次いで、出力位置のアレイ２３４が得られるように提供される。例えば、出力位置のアレイ２３４は、コンピュータエンティティ（例えば、コンピューティングエンティティ１０と類似）上で動作するモジュール、プログラムまたはアプリケーションによって決定され、メモリに記憶されて後に読み出しおよび／もしくはアクセスされ、コンピュータエンティティ上で動作する別のモジュール、プログラムもしくはアプリケーションへの入力として提供され、または出力位置のアレイが別のコンピューティングエンティティによって受信されるように１つもしくは複数の有線および／もしくは無線ネットワークを介して提供（例えば、送信）されてよい。
【0076】
図５に戻り、ステップ／動作５０６で、１つまたは複数の導波経路が決定される。１つまたは複数の導波経路のそれぞれの導波経路は、導波経路に従って第１の基板２２０内および／または上に製作される導波路がそれぞれの入力２１２から１つまたは複数のそれぞれの出力結合器２３２に光路を提供するように構成されるように設定される。様々な実施形態において、導波経路は、それぞれの導波路（例えば、それぞれの入力２１２から１つまたは複数のそれぞれの出力結合器２３２へ）のトポロジおよび／またはジオメトリ、それぞれの導波路２２２に沿って位置することになる１つまたは複数の光学素子（例えば、ビームスプリッタ４２４、変調器４２６および／または他の光学素子）の位置および／または特性、等を示してよい。
【0077】
例えば、アライメント装置２００は、複数波長の光信号を受信するように構成されてよい。例えば、アライメント装置は、第１の波長の第１の光信号を受信してよい。アライメント装置２００は、第１の光信号を第１の波長の２つ以上の光信号へ分割し、かつ特定の瞬間にどの出力が第１の光信号の分割されたインスタンスを提供するかを制御するために第１の光信号の分割されたインスタンスに対応する光路の各々に沿って変調器を使用するように構成されてよい。したがって、アライメント装置のそのような実施形態のために導波経路を決定することは、第１の光信号が第１の光信号の所望の数の分割されたインスタンスへ分割されるようにビームスプリッタ４２４の位置を決定することを含む。アライメント装置のこの例示的実施形態のために導波経路を決定することは、結果的な導波路２２２が、第１の光信号を受信するように構成される入力２１２を、出力として第１の光信号のそれぞれの分割されたインスタンスを提供するように構成されるそれぞれの出力に連結するために使用する光路を決定することを更に含む。アライメント装置のこの例示的実施形態のために導波経路を決定することは、第１の光信号の様々な分割されたインスタンスを制御するためにそれぞれの変調器４２６および／または他の光学素子が配設されるべきである光路に沿った位置を決定することを更に含んでよい。
【0078】
ステップ／動作５０８で、アライメント装置２００が製作される。例えば、アライメント装置２００を製作するために様々な堆積、エピタキシャル成長、エッチングおよび／または他の製作ステップが行われてよい。様々な実施形態において、アライメント装置２００は、入力位置２１４のアレイに従う入力２１２および出力位置のアレイ２３４に従う出力結合器２３２を精密に配設するためにリソグラフィー技術を使用して製作される。例えば、入力位置２１４のアレイに従う入力２１２、出力位置のアレイ２３４に従う出力結合器２３２、および入力２１２を１つまたは複数のそれぞれの出力結合器２３２と接続する導波路２２２を精密に形成するためにｅビームおよび／または直接書込みリソグラフィー技術が使用されてよい。様々な実施形態において、決定された導波経路によって規定される変調器、ビームスプリッタ等も適切な製作プロセスを通じて形成される。
【0079】
様々な実施形態において、アライメント装置２００は、導波路コアが入力２１２、導波路２２２および出力結合器２３２を定めるように製作される。様々な実施形態において、導波路コアは、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ、アモルファスＳｉ、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２等から成りかつ／または作られる。
【0080】
様々な実施形態において、導波路コアは、クラッディング材料内に埋め込まれる。様々な実施形態において、クラッディング材料は、導波路コアを外部環境から保護、導波路コアを互いから絶縁、導波路２２２からの光漏洩を防止、等するように構成される。様々な実施形態において、クラッディング材料は、ＳｉＯ２、ＴＥＯＳ ＳｉＯ２、真空、空気等から成りかつ／または作られる。
【0081】
一例示的実施形態において、アライメント装置２００は、第１の基板２２０上に製作される。結合要素アレイ６８は、第２の基板６１上に製作および／または形成される。一例示的実施形態において、第１の基板および第２の基板は、同じ材料および／または類似の熱膨張係数を有する材料から形成される。特に、第１の基板および第２の基板の熱膨張係数は、アライメント装置２００および結合要素アレイ６８が極低温度（例えば、１２４Ｋ以下）に冷却されるときに、結合要素アレイ６８へ固定および／または係合される光ファイバの光ファイバコア６７とそれぞれの入力２１２との間のアライメントが、まだサブミクロン精度を有するように、類似している。
【0082】
様々な実施形態において、製作プロセスは、導波経路および／または出力位置のアレイによって示される位置において１つまたは複数の光学素子（例えば、ビームスプリッタ４２４、変調器４２６、出力光学素子４３６および／または他の光学素子）を製作および／または適所に固定すること含む。
【0083】
様々な実施形態において、アライメント装置２００を製造することは、結合要素アレイ６８に関してアライメント装置２００を固定してアライメントアセンブリ２６０を形成することを含む。一例示的実施形態において、アライメント装置２００は、図８のステップ／動作８０２の一部として、アライメント／設置プロセスの一部として結合要素アレイ６８に関して固定される。製造プロセスが結合要素アレイ６８に関してアライメント装置２００を固定することを含む一例示的実施形態において、プロセスはステップ／動作５１０に続く。
【0084】
ステップ／動作５１０で、アライメント装置２００が結合要素アレイ６８と揃えられる。例えば、アライメント装置２００は、それぞれの入力２１２とそれぞれの光ファイバコア６７がサブミクロン（例えば、１０～５００ｎｍ）精度で揃えられるように結合要素アレイ６８と揃えられる。例えば、アレイアライメント要素６４が装置アライメント要素２４０と係合、嵌合、等されて、アライメント装置２００が結合要素アレイ６８と揃えられるようにしてよい。一例示的実施形態において、結合要素アレイ６８へ固定および／または係合される２つ以上の光ファイバ６６にそれぞれの光信号が提供され、対応する出力光信号（例えば、それぞれの出力結合器２３２を介してアライメント装置２００を出る）の出力パワーが監視される一方で、出力パワーが最大化される、最適化される、合成閾値および／またはそれぞれの閾値より大きくなる、等まで、アライメント装置２００および結合要素アレイ６８のそれぞれの位置調整が１～６自由度で変更される。
【0085】
ステップ／動作５１２で、一旦アライメント装置２００が結合要素アレイ６８と揃えられると、アライメント装置２００は、結合要素アレイ６８に関して固定される。例えば、結合要素アレイ６８に関してアライメント装置２００を適所に固定するためにエポキシプロセスが行われてよい。様々な実施形態において、アライメント装置２００を結合要素アレイ６８とサブミクロンアライメントして永久結合するために様々な技術が使用されてよい。例えば、アライメント装置２００および結合要素アレイ６８は、一例示的実施形態において、場合により光ファイバコア６７とそれぞれの入力２１２との間の空気／真空空間の有無にかかわらず、互いに固定される。
【0086】
アライメント装置を受容装置と揃える例
図８は、アライメント装置を受容装置と揃えおよび／またはアライメント装置を設置するための様々なプロセス、手順、動作、等を例示するフローチャートである。ステップ／動作８０２で始まって、アライメント装置２００が提供される。様々な実施形態において、アライメント装置は、少なくとも１つの入力側および少なくとも１つの出力側を有する基板を備える。入力側は、アライメント装置２００との使用のために構成される結合要素アレイ６８へ固定および／または係合される光ファイバ６６の光ファイバコア６７の位置に少なくとも部分的に基づいて決定された入力要素のアレイに従って製作された１つまたは複数の入力を備える。出力側は、１つもしくは複数の目標位置の位置、受容装置（例えば、原子物体閉込め装置８０）の１つもしくは複数の入力導波路の入力位置、ならびに／または標準化された出力位置のアレイおよび／もしくはそれぞれの出力に対する所望の出力特性に少なくとも部分的に基づいて決定された出力位置のアレイに従って製作された複数の出力結合器を備える。アライメント装置は、入力をそれぞれの出力に光学的に接続するように構成される導波路２２２ならびに場合により光学素子（例えば、ビームスプリッタ４２４、変調器４２６、出力光学素子４３６および／または他の光学素子）を更に備える。
図８は、アライメント装置を受容装置と揃えおよび／またはアライメント装置を設置するための様々なプロセス、手順、動作、等を例示するフローチャートである。ステップ／動作８０２で始まって、アライメント装置２００が提供される。様々な実施形態において、アライメント装置は、少なくとも１つの入力側および少なくとも１つの出力側を有する基板を備える。入力側は、アライメント装置２００との使用のために構成される結合要素アレイ６８へ固定および／または係合される光ファイバ６６の光ファイバコア６７の位置に少なくとも部分的に基づいて決定された入力要素のアレイに従って製作された１つまたは複数の入力を備える。出力側は、１つもしくは複数の目標位置の位置、受容装置（例えば、原子物体閉込め装置８０）の１つもしくは複数の入力導波路の入力位置、ならびに／または標準化された出力位置のアレイおよび／もしくはそれぞれの出力に対する所望の出力特性に少なくとも部分的に基づいて決定された出力位置のアレイに従って製作された複数の出力結合器を備える。アライメント装置は、入力をそれぞれの出力に光学的に接続するように構成される導波路２２２ならびに場合により光学素子（例えば、ビームスプリッタ４２４、変調器４２６、出力光学素子４３６および／または他の光学素子）を更に備える。
【0087】
一例示的実施形態において、アライメント装置２００は、製造プロセスの一部として結合要素アレイ６８に関して適所に固定される。一例示的実施形態において、アライメント装置２００は、結合要素アレイから外されて受け取られ、次いで結合要素アレイに関して適所に固定される。例えば、一例示的実施形態において、ステップ／動作８０２は、図５のステップ／動作５１０および５１２を含む。例えば、アライメント装置２００は、アライメントアセンブリ２６０の一部として受け取られてよく、またはアライメント装置２００は、結合要素アレイ６８に固定されてアライメントアセンブリ２６０を形成してよい。
【0088】
ステップ／動作８０４で、アライメント装置が受容装置と揃えられる。例えば、アライメント装置２００は、アライメント装置の出力結合器２３２を出る光信号が、それぞれの光信号を受容装置のそれぞれの目標位置８４に提供するように構成される受容装置の入力導波路の入力位置に入射するように受容装置と揃えられてよい。例えば、一例示的実施形態において、受容装置（例えば、原子物体閉込め装置８０）に１つまたは複数のパワーモニタ８６が設けられてよい。一例示的実施形態において、パワーモニタ８６は、出力結合器２３２と対応する目標位置８４との間の光路に沿って配設され、かつ対応する目標位置８４に提供されている光信号の一部分を取り込んで、光信号によって提供される強度および／またはパワーを測定するように構成されてよい。一例示的実施形態において、アライメント装置２００は、パワーモニタ８６に信号を提供することに専用の出力結合器２３２を備える（例えば、パワーモニタ８６は、出力結合器２３２に対応する目標位置８４である）。一例示的実施形態において、１つまたは複数のパワーモニタ８６は、有線接続８７を介してコントローラ３０と電気通信している。一例示的実施形態において、受容装置とのアライメント装置２００のアライメントを補助するために、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０２２年３月８日出願の、米国出願第１７／６５３，９７９号に一例が記載されているアライメント配置が使用されてよい。一例示的実施形態において、アライメント装置２００および原子物体閉込め装置８０が（グローバルに）揃えられていることを光学的に確認するためにループバック導波路（例えば、アライメント装置２００および原子物体閉込め装置８０の端に位置する）が使用される。
【0089】
例えば、アライメント装置２００が受容装置と揃えられているかどうかを判定するために少なくとも１つのアライメント基準が使用されてよい。例えば、アライメント基準は、１つまたは複数のパワーモニタによって、アライメント配置と関連付けられた光学検出器によって等、発生される信号に基づいて判定されてよい。例えば、アライメント基準は、受容装置の目標位置にそれぞれの光信号を提供するように構成される受容装置の入力導波路の入力位置とアライメント装置がいつ適切に揃えられるかの判定を補助するように設定される１つまたは複数の閾値でよい。
【0090】
ステップ／動作８０６で、一旦アライメント装置が受容装置と揃えられていると判定されると、アライメント装置２００は、受容装置に関して適所に固定される。例えば、アライメント装置２００は、受容装置に関して適所に固定されてよい。様々な実施形態において、アライメント装置２００は、受容装置に直接物理的に結合されない。例えば、アライメント装置２００が受容装置に関して適所に固定されるときにアライメント装置２００と受容装置および／または受容装置の目標位置にそれぞれの光信号を提供するように構成される受容装置の入力導波路の１つもしくは複数の入力位置との間に最大１０ミクロンのエアギャップが存在してよい。
【0091】
様々な実施形態において、アライメント装置は、機械アセンブリ２５０に装着される。機械アセンブリは、複数自由度で（例えば、図２Ａ、図２Ｂおよび図３に例示されるように、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向、ｘ軸回りの回転、および／またはｙｚ平面に関する傾きで）アライメント装置の位置に対するサブミクロンスケール制御を可能にする。一例示的実施形態において、熱サイクルプロセス中および／または熱サイクルプロセスの完了後の１つまたは複数の点で、受容装置（例えば、原子物体閉込め装置８０）の目標位置８４にそれぞれの光信号を提供するように構成される受容装置の入力導波路の入力位置とのアライメント装置２００（例えば、出力結合器２３２）のアライメントがステップ／動作８０８で検査される。例えば、アライメント装置２００および受容装置のアライメントは、アライメント装置および受容装置のアライメントがアライメント基準をまだ満たしているかどうかを判定するために検査されてよい。アライメント基準がまだ満たされている場合、アライメント補正は必要とされない。しかしながら、アライメント基準がまだ満たされていない場合、コントローラ３０は、アライメント補正が行われるようにする。
【0092】
例えば、受容装置（例えば、原子物体閉込め装置８０）の１つまたは複数のパワーモニタ８６が、コントローラ３０に観察された光パワーレベルに対応する信号を提供する。別の例では、もう１つの光信号がアライメント配置に入射し、結果的な光信号が１つまたは複数の光学検出器によって捕捉され、対応する信号がコントローラ３０に提供される。コントローラ３０は、次いで、アライメント装置２００が受容装置とまだ揃えられているかどうか、または受容装置に関するアライメント装置の位置が１つもしくは複数の自由度で変更および／もしくは調節される必要があるかどうかを判定してよい。例えば、コントローラ３０は、アライメント装置が受容装置と適切に揃えられていないと判定される場合、アライメント補正を決定してよい。コントローラ３０は、次いで、アライメント補正に従って受容装置に関してアライメント装置の位置を調節するように機械アセンブリ２５０を制御してよい。
【0093】
一例示的実施形態において、アライメント検査は、クライオスタットおよび／または真空チャンバ４０の熱サイクルを通して様々な点で、量子回路および／またはプログラムを行い始める前に、量子回路および／またはプログラムを行っている間の１つまたは複数の点で、等、トリガされる。したがって、様々な実施形態は、操作源６０によって発生される光信号を搬送する光ファイバ６６から受容装置の目標位置８４への光路に沿ってサブミクロン（例えば、１０～５００ｎｍ）精度が維持されることを保証するように構成される。
【0094】
技術的利点
例示的実施形態は、高精度フォトニックアライメント装置、フォトニックアライメント装置を組み込んだシステム、フォトニックアライメント装置を製造する方法、および／またはフォトニックアライメント装置の使用方法を提供する。様々な実施形態において、フォトニックアライメント装置は、１０～５００ｎｍの範囲内の精度で受容装置のそれぞれの目標位置との複数の光ファイバのアライメントを可能にするように構成される。様々な実施形態において、複数の光ファイバは、ｖ溝アレイ等のような結合要素アレイへ固定される。フォトニックアライメント装置は、結合要素アレイへ固定される複数の光ファイバと受容装置の目標位置との間の高精度アライメントを提供するように構成（例えば、設計および製作）される。
例示的実施形態は、高精度フォトニックアライメント装置、フォトニックアライメント装置を組み込んだシステム、フォトニックアライメント装置を製造する方法、および／またはフォトニックアライメント装置の使用方法を提供する。様々な実施形態において、フォトニックアライメント装置は、１０～５００ｎｍの範囲内の精度で受容装置のそれぞれの目標位置との複数の光ファイバのアライメントを可能にするように構成される。様々な実施形態において、複数の光ファイバは、ｖ溝アレイ等のような結合要素アレイへ固定される。フォトニックアライメント装置は、結合要素アレイへ固定される複数の光ファイバと受容装置の目標位置との間の高精度アライメントを提供するように構成（例えば、設計および製作）される。
【0095】
従来は、受容装置に光ファイバを光学的に結合するためにｖ溝アレイが使用される。そのような構成は、ミクロンオーダー以上のアライメント誤差に至る。そのようなアライメント誤差が、より長波長（例えば、赤外線波長以上）では性能を実質的に劣化させないかもしれないが、そのようなアライメント誤差は、可視およびＵＶ波長では不利である。例えば、可視およびＵＶ波長は、より短波長光の一般により小モードフィールド径により、より低結合効率を有する。その上、極低温かつ／またはクライオスタット内応用に関しては、システムを極低温度に引き下げるシステムの熱サイクル中のアライメント位置調整のずれが更なるアライメント誤差を引き起こすことがある。そのようなアライメント誤差を克服するために、より高レベルの光パワーがしばしば使用されるが、クライオスタット内の不要な加熱ならびにファイバおよび導波路劣化による寿命時間短縮に至る。
【0096】
システムに供給される必要がある余剰光パワー（余剰なシステム加熱に至る）を削減する試みで、これらの高エッジ結合損失を軽減するために、熱膨張の係数が整合された微視的ファイバアライメントを提供するシリコンｖ溝アレイが使用される。ｖ溝精度にもかかわらず、光ファイバのコア／クラッディング同心度は、まだ制限されており、コアピッチおよび垂直位置の典型的な誤差（例えば、典型的に約１μｍ）に至る。より長波長（例えば、赤外線）では許容可能であるが、これは、可視／ＵＶ波長では著しい入力結合損失に至る。追加的に、これらのｖ溝アレイ上のファイバピッチは、良くても＞１００μｍであり、チップエッジ空間をすぐに消費してしまう。これは、チップに結合できるファイバ数を制限し（将来の装置が２桁または３桁のファイバ個数にスケールアップされるので重大な課題）、かつチップ上の電極数をスケールアップするために必要とされるワイヤボンド空間と競合する。
【0097】
その上、ベークアウトおよび極低温ポンピング中に熱ドリフトを軽減するために、これらのｖ溝アレイは、アライメントを維持するためのフォトニック集積回路（ＰＩＣ）にもエポキシ接着されなければならない。これは、商用運用に向けてスケーリングするときに重大な課題を提起する。光ファイバアライメントは、相当な技能者時間を要し（特にファイバ数が２桁へ増えると）かつ硬化プロセス全体中にアクティブアライメントを必要とする。光ファイバのいかなるミスアライメントまたは再加工も、ファイバアレイおよびＰＩＣアセンブリ全体が両方とも処分され－プロセス全体をやり直すことを必要とする。同様に、熱サイクル中にアライメントがずれれば、再びＰＩＣアセンブリ全体およびｖ溝アレイを設けなければならず、熱サイクル全体を通して上手く揃えられたままであるＰＩＣ－ｖ溝アセンブリを選び出す試行錯誤によるダウン選択に至る。更に、商用運用下では、システムは、最低でも複数月の間稼働するのを期待される。ファイバｖ溝アレイがＰＩＣアセンブリにエポキシ接着されて、ファイバ寿命時間は、おそらく制限されることになり、置換性により、再びＰＩＣアセンブリ全体が処分されて、ダウン選択プロセスが繰り返される必要がある。これらの問題点は、必要とされるファイバ数が増えるにつれて悪化するだけであり、したがってＰＩＣアセンブリの著しい技能者および技術者時間ならびに浪費が予想される。
【0098】
したがって、ＰＩＣアセンブリに結合されている光ファイバのアライメントに関して重大な問題が存在する。これらの問題は、可視ならびに／またはＵＶ波長光信号を使用するシステム、ならびにＰＩＣアセンブリがクライオスタット内でならびに／または低温度（例えば、周囲および／もしくは室内温度に対して低下）でならびに／または高真空互換環境で動作されるシステムにおいて特に顕著である。
【0099】
様々な実施形態は、ＰＩＣアセンブリに結合される光ファイバのアライメントに関するこれらの技術的問題の技術的解決策を提供する。様々な実施形態において、結合要素アレイ内に固定される光ファイバのアレイからそれぞれの光信号を受信するように構成されるアライメント装置が提供される。例えば、アライメント装置のための入力位置のアレイは、結合要素アレイ内に固定される光ファイバのアレイの実際のコア位置に基づいて決定される。アライメント装置は、それぞれの光信号を受容装置（例えば、ＰＩＣアセンブリ）のそれぞれの目標位置に提供するように構成される。例えば、アライメント装置のための出力位置のアレイは、受容装置の実際の目標位置の場所に基づいて決定される。アライメント装置は、次いで結合要素のアレイおよび光ファイバアレイに関してアライメントして固定されてよい。例えば、結合要素のアレイと適切にアライメントしてアライメント装置を固定するためにエポキシ接着プロセスが使用されてよい。システム運用中にＰＩＣアセンブリへのアライメント装置の適切なアライメントを提供するために熱サイクル中のいかなる位置および／またはアライメント変化も補正できるようにアライメント装置のサブミクロン位置制御を提供するために機械アライメントアセンブリが使用されてよい。
【0100】
その上、光ファイバが交換される必要があるとき、アライメント装置および結合要素アレイだけが光ファイバのアレイと共に交換される必要がある。言い換えれば、ＰＩＣアセンブリは、交換されるかつ／またはクライオスタットから取り外される必要がない。アライメント装置がＰＩＣアセンブリより実質的に単純な装置であるので、新たなアライメント装置を製作するために必要とされる時間および資源は、新たなＰＩＣアセンブリを製作することと比較して低い。更には、様々な実施形態において、ＰＩＣアセンブリは、特定の方式（例えば、微小誤差内までのレベル等）でクライオスタット内に設置される必要がある。ＰＩＣアセンブリをクライオスタット内に適所に保つことができること、およびアライメント装置を交換することは、焼かれた光ファイバを処理するとき等に、システムのためのより短い休止時間を可能にする。例えば、一例示的実施形態において、アライメント装置は、受容装置（例えば、原子物体閉込め装置）と高出力操作源（例えば、レーザ）との間の中間物として作用するように構成される比較的容易に交換される部品として作用するフォトニックヒューズである。
【0101】
様々な実施形態が、したがって、ＰＩＣアセンブリに光信号を提供するための従前の技術に比べて有意な利点を提供する。
【0102】
例証的なコントローラ
様々な実施形態において、原子物体閉込め装置８０は、コントローラ３０を備えるシステム（例えば、量子コンピュータ１１０）へ組み込まれる。様々な実施形態において、コントローラ３０は、システム（例えば、量子コンピュータ１１０）の様々な要素を制御するように構成される。例えば、コントローラ３０は、電圧源５０、クライオスタットおよび／もしくは真空チャンバ４０内の温度および圧力を制御するクライオスタット系および／もしくは真空系、操作源６０、機械アセンブリ２５０、冷却系、ならびに／またはクライオスタットおよび／もしくは真空チャンバ４０内の環境条件（例えば、温度、湿度、圧力、等）を制御する他の系統を制御するように構成され得、かつ／あるいは原子物体閉込め装置８０によって閉じ込められる１つまたは複数の原子物体の量子状態の制御された発展を操作するかつ／または引き起こすように構成され得る。様々な実施形態において、コントローラ３０は、１つまたは複数の収光系から信号を受信するように構成されてよい。
様々な実施形態において、原子物体閉込め装置８０は、コントローラ３０を備えるシステム（例えば、量子コンピュータ１１０）へ組み込まれる。様々な実施形態において、コントローラ３０は、システム（例えば、量子コンピュータ１１０）の様々な要素を制御するように構成される。例えば、コントローラ３０は、電圧源５０、クライオスタットおよび／もしくは真空チャンバ４０内の温度および圧力を制御するクライオスタット系および／もしくは真空系、操作源６０、機械アセンブリ２５０、冷却系、ならびに／またはクライオスタットおよび／もしくは真空チャンバ４０内の環境条件（例えば、温度、湿度、圧力、等）を制御する他の系統を制御するように構成され得、かつ／あるいは原子物体閉込め装置８０によって閉じ込められる１つまたは複数の原子物体の量子状態の制御された発展を操作するかつ／または引き起こすように構成され得る。様々な実施形態において、コントローラ３０は、１つまたは複数の収光系から信号を受信するように構成されてよい。
【0103】
図９に図示されるように、様々な実施形態において、コントローラ３０は、処理要素９０５、メモリ９１０、ドライバコントローラ要素９１５、通信インタフェース９２０、アナログデジタル変換器要素９２５等を含む様々なコントローラ要素を備えてよい。例えば、処理要素９０５は、プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ）、マイクロプロセッサ、コプロセッシングエンティティ、特定用途向け命令セットプロセッサ（ＡＳＩＰ）、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブル論理アレイ（ＰＬＡ）、ハードウェアアクセラレータ、他の処理デバイスおよび／もしくは回路網、等、ならびに／またはコントローラを備えてよい。用語回路網は、完全ハードウェア実施形態またはハードウェアおよびコンピュータプログラム製品の組合せを指してよい。一例示的実施形態において、コントローラ３０の処理要素９０５は、クロックを備えかつ／またはクロックと通信している。
【0104】
例えば、メモリ９１０は、ハードディスク、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＭＭＣ、ＳＤメモリカード、メモリスティック、ＣＢＲＡＭ、ＰＲＡＭ、ＦｅＲＡＭ、ＲＲＡＭ、ＳＯＮＯＳ、レーストラックメモリ、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＦＰＭ ＤＲＡＭ、ＥＤＯ ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ２ ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ３ ＳＤＲＡＭ、ＲＤＲＡＭ、ＲＩＭＭ、ＤＩＭＭ、ＳＩＭＭ、ＶＲＡＭ、キャッシュメモリ、レジスタメモリ等の１つまたは複数などの揮発性および／または不揮発性メモリ記憶装置などの非一時的メモリを備えてよい。様々な実施形態において、メモリ９１０は、量子アルゴリズムおよび／または回路が実行されるようにするために実行されるべきコマンドのキュー（例えば、実行可能キュー）、量子コンピュータのキュービットに対応するキュービットレコード（例えば、キュービットレコードデータストア、キュービットレコードデータベース、キュービットレコードテーブル等に）、校正表、コンピュータプログラムコード（例えば、１つまたは複数のコンピュータ言語、専用コントローラ言語等の）等を記憶してよい。一例示的実施形態において、メモリ９１０に記憶されるコンピュータプログラムコードの少なくとも一部分の実行（例えば、処理要素９０５による）により、コントローラ３０に、原子物体位置に操作信号を提供しかつ／または原子物体閉込め装置８０の対応する原子物体位置に位置する原子物体によって発される放出信号の指標を収集、検出、捕捉および／もしくは測定するために本明細書に記載される１つまたは複数のステップ、動作、プロセス、手順等を行わせる。
【0105】
様々な実施形態において、ドライバコントローラ要素９１５は、各々が１つまたは複数のドライバを制御するように構成される１つまたは複数のドライバおよび／またはコントローラ要素を含んでよい。様々な実施形態において、ドライバコントローラ要素９１５は、ドライバおよび／またはドライバコントローラを備えてよい。例えば、ドライバコントローラは、コントローラ３０によって（例えば、処理要素９０５によって）スケジュールおよび実行される実行可能命令、コマンド等に従って１つまたは複数の対応するドライバが動作されるようにするように構成されてよい。様々な実施形態において、ドライバコントローラ要素９１５は、コントローラ３０が電圧源５０、操作源６０、冷却系等を動作させることを可能にしてよい。様々な実施形態において、ドライバは、１つまたは複数の操作源６０を動作させて操作信号を発生させるように構成されるレーザドライバ、真空部品ドライバ、原子物体閉込め装置８０のトラッピングポテンシャルを維持および／もしくは制御するために使用される電極に印加される電流および／もしくは電圧の流れを制御するためのドライバ（ならびに／または原子物体閉込め装置のポテンシャル発生要素にドライバアクションシーケンスを提供するための他のドライバ）、クライオスタットおよび／または真空系部品ドライバ、機械系２５０ドライバ、冷却系ドライバ、等でよい。様々な実施形態において、コントローラ３０は、１つまたは複数の光受信器部品（例えば、収光系の光検出器）から信号を通信および／または受信するための手段を備える。例えば、コントローラ３０は、１つまたは複数の光受信器部品（例えば、収光系の光検出器）、校正センサ等から信号を受信するように構成される１つまたは複数のアナログデジタル変換器要素９２５を備えてよい。
【0106】
様々な実施形態において、コントローラ３０は、コンピューティングエンティティ１０とインタフェースおよび／または通信するための通信インタフェース９２０を備えてよい。例えば、コントローラ３０は、コンピューティングエンティティ１０から実行可能命令、コマンドセット等を受信し、量子コンピュータ１１０から（例えば、収光系から）受信される出力および／または出力を処理した結果をコンピューティングエンティティ１０に提供するための通信インタフェース９２０を備えてよい。様々な実施形態において、コンピューティングエンティティ１０およびコントローラ３０は、直接有線および／もしくは無線接続を介してならびに／または１つもしくは複数の有線および／もしくは無線ネットワーク２０を介して通信してよい。
【0107】
例証的なコンピューティングエンティティ
図１０は、本発明の実施形態と併せて使用できる一例としてのコンピューティングエンティティ１０を表す例示的な概略図を提供する。様々な実施形態において、コンピューティングエンティティ１０は、ユーザが量子コンピュータ１１０への入力を（例えば、コンピューティングエンティティ１０のユーザインタフェースを介して）提供し、量子コンピュータ１１０からの出力を受信、表示、分析、等できるように構成される。
図１０は、本発明の実施形態と併せて使用できる一例としてのコンピューティングエンティティ１０を表す例示的な概略図を提供する。様々な実施形態において、コンピューティングエンティティ１０は、ユーザが量子コンピュータ１１０への入力を（例えば、コンピューティングエンティティ１０のユーザインタフェースを介して）提供し、量子コンピュータ１１０からの出力を受信、表示、分析、等できるように構成される。
【0108】
図１０に図示されるように、コンピューティングエンティティ１０は、アンテナ１０１２、送信器１００４（例えば、無線）、受信器１００６（例えば、無線）、および送信器１００４に信号を提供しかつ受信器１００６から信号を受信する処理要素１００８を含むことができる。送信器１００４に提供されるおよび受信器１００６から受信される信号は、コントローラ３０、他のコンピューティングエンティティ１０等のような様々なエンティティと通信するための、適用可能な無線システムのエアインタフェース規格に従う信号情報／データを含んでよい。この点に関して、コンピューティングエンティティ１０は、１つまたは複数のエアインタフェース規格、通信プロトコル、変調型およびアクセス型で動作することが可能でよい。例えば、コンピューティングエンティティ１０は、ファイバ分散データインタフェース（ＦＤＤＩ）、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、イーサネット、非同期転送モード（ＡＴＭ）、フレームリレー、データオーバーケーブルサービスインタフェース仕様（ＤＯＣＳＩＳ）または任意の他の有線伝送プロトコルなどの、有線データ伝送プロトコルを使用して通信を受信および／または提供するように構成されてよい。同様に、コンピューティングエンティティ１０は、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）、ユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）、符号分割多元接続２０００（ＣＤＭＡ２０００）、ＣＤＭＡ２０００ １Ｘ（１ｘＲＴＴ）、広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）、移動通信のためのグローバルシステム（ＧＳＭ）、ＧＳＭ進化のための拡張データレート（ＥＤＧＥ）、時分割同期符号分割多元接続（ＴＤ－ＳＣＤＭＡ）、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、進化ユニバーサル地上無線アクセスネットワーク（Ｅ－ＵＴＲＡＮ）、進化データ最適化（ＥＶＤＯ）、高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ）、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）、ＩＥＥＥ８０２．１１（Ｗｉ－Ｆｉ）、Ｗｉ－Ｆｉダイレクト、８０２．１６（ＷｉＭＡＸ）、超広帯域（ＵＷＢ）、赤外線（ＩＲ）プロトコル、近距離無線通信（ＮＦＣ）プロトコル、Ｗｉｂｒｅｅ、ブルートゥースプロトコル、ワイヤレスユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）プロトコルおよび／または任意の他の無線プロトコルなどの、各種のプロトコルのいずれかを使用して無線外部通信ネットワークを介して通信するように構成されてよい。コンピューティングエンティティ１０は、そのようなプロトコルおよび規格を使用して、ボーダーゲートウェイプロトコル（ＢＧＰ）、動的ホスト構成プロトコル（ＤＨＣＰ）、ドメインネームシステム（ＤＮＳ）、ファイル転送プロトコル（ＦＴＰ）、ハイパーテキスト転送プロトコル（ＨＴＴＰ）、ＨＴＴＰオーバーＴＬＳ／ＳＳＬ／Ｓｅｃｕｒｅ、インターネットメッセージアクセスプロトコル（ＩＭＡＰ）、ネットワークタイムプロトコル（ＮＴＰ）、簡易メール転送プロトコル（ＳＭＴＰ）、テルネット、トランスポート層セキュリティ（ＴＬＳ）、セキュアソケットレイヤ（ＳＳＬ）、インターネットプロトコル（ＩＰ）、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）、ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）、データグラム輻輳制御プロトコル（ＤＣＣＰ）、ストリーム制御伝送プロトコル（ＳＣＴＰ）、ハイパーテキストマークアップ言語（ＨＴＭＬ）等を用いて通信してよい。
【0109】
これらの通信規格およびプロトコルを介して、コンピューティングエンティティ１０は、非構造化付加サービス情報／データ（ＵＳＳＤ）、ショートメッセージサービス（ＳＭＳ）、マルチメディアメッセージサービス（ＭＭＳ）、デュアルトーン多重周波数信号（ＤＴＭＦ）および／または加入者識別モジュールダイヤラ（ＳＩＭダイヤラ）などの概念を使用して様々な他のエンティティと通信できる。コンピューティングエンティティ１０は、そのファームウェア、ソフトウェア（例えば、実行可能命令、アプリケーション、プログラムモジュールを含む）およびオペレーティングシステムへの、例えば変更、アドオンおよび更新をダウンロードすることもできる。
【0110】
様々な実施形態において、コンピューティングエンティティ１０は、例えばコントローラ３０とインタフェースおよび／または通信するためのネットワークインタフェース１０２０を備えてよい。例えば、コンピューティングエンティティ１０は、コントローラ３０による受取りのために実行可能命令、コマンドセット等を提供し、かつ／または量子コンピュータ１１０によって提供される出力および／もしくは出力を処理した結果を受信するためのネットワークインタフェース１０２０を備えてよい。様々な実施形態において、コンピューティングエンティティ１０およびコントローラ３０は、直接有線および／もしくは無線接続を介してならびに／または１つもしくは複数の有線および／もしくは無線ネットワーク２０を介して通信してよい。
【0111】
コンピューティングエンティティ１０は、１つまたは複数のユーザ入出力インタフェース（例えば、処理要素１００８に結合されるディスプレイ１０１６および／またはスピーカ／スピーカドライバならびに処理要素１００８に結合されるタッチスクリーン、キーボード、マウスおよび／またはマイクロホン）を備えるユーザインタフェースデバイスも備えてよい。例えば、ユーザ出力インタフェースは、コンピューティングエンティティ１０上で実行しかつ／またはそれを介してアクセス可能で、情報／データの表示または可聴提示をもたらしかつ１つまたは複数のユーザ入力インタフェースを介するそれとの対話のための、アプリケーション、ブラウザ、ユーザインタフェース、インタフェース、ダッシュボード、スクリーン、ウェブページ、ページ、および／または本明細書において互換的に使用される類似の語を提供するように構成されてよい。ユーザ入力インタフェースは、キーパッド１０１８（ハードもしくはソフト）、タッチディスプレイ、音声／言語もしくは動作インタフェース、スキャナ、リーダまたは他の入力デバイスなど、コンピューティングエンティティ１０がデータを受信できるように幾つかのデバイスのいずれかを備えることができる。キーパッド１０１８を含む実施形態において、キーパッド１０１８は、従来の数字（０～９）および関連キー（＃、＊）、ならびにコンピューティングエンティティ１０を動作させるために使用される他のキーを含む（または表示させる）ことができ、かつ英字キーの一式、または英数字キーの一式を提供するために起動されてよい一組のキーを含んでよい。入力を提供することに加えて、ユーザ入力インタフェースは、例えば、スクリーンセーバおよび／またはスリープモードなどの或る機能を起動または解除させるために使用できる。そのような入力を通じて、コンピューティングエンティティ１０は情報／データ、ユーザ対話／入力、等を収集できる。
【0112】
コンピューティングエンティティ１０は、揮発性記憶装置もしくはメモリ１０２２および／または不揮発性記憶装置もしくはメモリ１０２４も含むことができ、それは埋め込むことができかつ／または取り外し可能でよい。例えば、不揮発性メモリは、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＭＭＣ、ＳＤメモリカード、メモリスティック、ＣＢＲＡＭ、ＰＲＡＭ、ＦｅＲＡＭ、ＲＲＡＭ、ＳＯＮＯＳ、レーストラックメモリ等でよい。揮発性メモリは、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＦＰＭ ＤＲＡＭ、ＥＤＯ ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ２ ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ３ ＳＤＲＡＭ、ＲＤＲＡＭ、ＲＩＭＭ、ＤＩＭＭ、ＳＩＭＭ、ＶＲＡＭ、キャッシュメモリ、レジスタメモリ等でよい。揮発性および不揮発性記憶装置またはメモリは、コンピューティングエンティティ１０の機能を実装するために、データベース、データベースインスタンス、データベース管理システムエンティティ、データ、アプリケーション、プログラム、プログラムモジュール、スクリプト、ソースコード、オブジェクトコード、バイトコード、コンパイル済みコード、解釈済みコード、マシンコード、実行可能命令等を記憶できる。
【0113】
結論
本明細書に記載される本発明の多くの変更および他の実施形態は、上記説明および関連図面に提示される教示から利益を有する、本発明に関係する当業者に想起される。それゆえに、本発明が開示された具体的な実施形態に限定されるものではないこと、ならびに変更および他の実施形態が添付の特許請求の範囲内に含まれると意図されることが理解されるはずである。具体的な用語が本明細書で利用されるが、それらは一般的かつ記述的な意味でのみ使用され、限定の目的では使用されない。
本明細書に記載される本発明の多くの変更および他の実施形態は、上記説明および関連図面に提示される教示から利益を有する、本発明に関係する当業者に想起される。それゆえに、本発明が開示された具体的な実施形態に限定されるものではないこと、ならびに変更および他の実施形態が添付の特許請求の範囲内に含まれると意図されることが理解されるはずである。具体的な用語が本明細書で利用されるが、それらは一般的かつ記述的な意味でのみ使用され、限定の目的では使用されない。
【符号の説明】
【0114】
１０ コンピューティングエンティティ
２０ ネットワーク
３０ コントローラ
４０ クライオスタットおよび／または真空チャンバ
５０ 電圧源
６０ 操作源
６１ 第２の基板
６２、６２Ａ～６２Ｍ 結合要素
６３ 結合側
６４ アレイアライメント要素
６６、６６Ａ～６６Ｎ 光ファイバ
６７、６７Ａ～６７Ｎ コア
６８ 結合要素アレイ
８０ 原子物体閉込め装置
８２ 一次元トラッピング領域
８４、８４Ａ～８４Ｄ 目標位置
８６ パワーモニタ
８７ 有線接続
８８ 入力導波路
８９ 入力位置
１００ 量子コンピューティングシステム
１１０ 量子コンピュータ
２００ アライメント装置
２１０ 入力側
２１２、２１２Ａ～２１２Ｎ 入力
２１４ 入力位置
２２０ 第１の基板
２２２、２２２Ａ～２２２Ｎ 導波路
２３０ 出力側
２３２、２３２Ａ～２３２Ｐ 出力結合器
２３４ 出力位置アレイ
２４０ 装置アライメント要素
２５０ 機械アセンブリ
２６０ アライメントアセンブリ
４００ アライメント装置
４１０ 入力側
４１２ 入力
４１４ 入力位置
４２０ 第１の基板
４２２ 導波路
４２４ ビームスプリッタ
４２６ 変調器
４３０ 出力側
４３２ 出力
４３４ 出力位置
４３６ 出力光学素子
９０５ 処理要素
９１０ メモリ
９１５ ドライバコントローラ要素
９２０ 通信インタフェース
９２５ アナログデジタル変換器要素
１００４ 送信器
１００６ 受信器
１００８ 処理要素
１０１２ アンテナ
１０１６ ディスプレイ
１０１８ キーパッド
１０２０ ネットワークインタフェース
１０２２ 揮発性メモリまたはメモリ
１０２４ 不揮発性メモリまたはメモリ
２０ ネットワーク
３０ コントローラ
４０ クライオスタットおよび／または真空チャンバ
５０ 電圧源
６０ 操作源
６１ 第２の基板
６２、６２Ａ～６２Ｍ 結合要素
６３ 結合側
６４ アレイアライメント要素
６６、６６Ａ～６６Ｎ 光ファイバ
６７、６７Ａ～６７Ｎ コア
６８ 結合要素アレイ
８０ 原子物体閉込め装置
８２ 一次元トラッピング領域
８４、８４Ａ～８４Ｄ 目標位置
８６ パワーモニタ
８７ 有線接続
８８ 入力導波路
８９ 入力位置
１００ 量子コンピューティングシステム
１１０ 量子コンピュータ
２００ アライメント装置
２１０ 入力側
２１２、２１２Ａ～２１２Ｎ 入力
２１４ 入力位置
２２０ 第１の基板
２２２、２２２Ａ～２２２Ｎ 導波路
２３０ 出力側
２３２、２３２Ａ～２３２Ｐ 出力結合器
２３４ 出力位置アレイ
２４０ 装置アライメント要素
２５０ 機械アセンブリ
２６０ アライメントアセンブリ
４００ アライメント装置
４１０ 入力側
４１２ 入力
４１４ 入力位置
４２０ 第１の基板
４２２ 導波路
４２４ ビームスプリッタ
４２６ 変調器
４３０ 出力側
４３２ 出力
４３４ 出力位置
４３６ 出力光学素子
９０５ 処理要素
９１０ メモリ
９１５ ドライバコントローラ要素
９２０ 通信インタフェース
９２５ アナログデジタル変換器要素
１００４ 送信器
１００６ 受信器
１００８ 処理要素
１０１２ アンテナ
１０１６ ディスプレイ
１０１８ キーパッド
１０２０ ネットワークインタフェース
１０２２ 揮発性メモリまたはメモリ
１０２４ 不揮発性メモリまたはメモリ
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【手続補正書】
【提出日】2023-07-20
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アライメント装置を製造するための方法であって、
結合要素アレイおよび前記結合要素アレイに固定される光ファイバに基づいて入力位置アレイを得るステップであって、前記結合要素アレイが、前記光ファイバのそれぞれの１つが固定される複数の結合要素を備え、各光ファイバがそれぞれの入力と関連付けられ、前記入力位置アレイが各それぞれの入力の位置を示す、ステップと、
少なくとも部分的に受容装置の複数の目標位置に基づいて出力位置アレイを得るステップと、
１つまたは複数の導波経路を決定するステップであって、各導波経路が、前記入力位置アレイの１つまたは複数のそれぞれの入力位置から前記出力位置アレイの１つまたは複数のそれぞれの出力位置の間に光路を提供するように構成される、ステップと、
前記アライメント装置が、前記入力位置アレイに対応するそれぞれの入力位置における複数の入力、前記出力位置アレイに対応するそれぞれの出力位置における複数の出力、および前記１つまたは複数の導波経路に対応する１つまたは複数の導波路を備える基板を備えるように前記アライメント装置を製作するステップとを含む、方法。
結合要素アレイおよび前記結合要素アレイに固定される光ファイバに基づいて入力位置アレイを得るステップであって、前記結合要素アレイが、前記光ファイバのそれぞれの１つが固定される複数の結合要素を備え、各光ファイバがそれぞれの入力と関連付けられ、前記入力位置アレイが各それぞれの入力の位置を示す、ステップと、
少なくとも部分的に受容装置の複数の目標位置に基づいて出力位置アレイを得るステップと、
１つまたは複数の導波経路を決定するステップであって、各導波経路が、前記入力位置アレイの１つまたは複数のそれぞれの入力位置から前記出力位置アレイの１つまたは複数のそれぞれの出力位置の間に光路を提供するように構成される、ステップと、
前記アライメント装置が、前記入力位置アレイに対応するそれぞれの入力位置における複数の入力、前記出力位置アレイに対応するそれぞれの出力位置における複数の出力、および前記１つまたは複数の導波経路に対応する１つまたは複数の導波路を備える基板を備えるように前記アライメント装置を製作するステップとを含む、方法。
【請求項2】
前記アライメント装置を製作するステップが、リソグラフィー技術を使用して前記複数の入力、前記複数の出力、または前記１つまたは複数の導波路の少なくとも１つを形成するステップから成る、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記結合要素アレイの少なくとも１つのアレイアライメント要素および前記アライメント装置の少なくとも１つの装置アライメント要素に少なくとも部分的に基づいて、前記アライメント装置を前記結合要素アレイと揃え、前記アライメント装置を前記結合要素アレイに関して適所に固定するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【外国語明細書】