特開 2024-101909 量子チップ、量子デバイス、および量子コンピュータ

(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】P2024101909

(43)【公開日】2024-07-30

(54)【発明の名称】量子チップ、量子デバイス、および量子コンピュータ

(51)【国際特許分類】

   H10N 60/82 20230101AFI20240723BHJP

   H10N 60/12 20230101ALI20240723BHJP

   H01L 21/60 20060101ALI20240723BHJP

   G06N 10/20 20220101ALI20240723BHJP

【ＦＩ】

H10N60/82

H10N60/12 Z ZAA

H01L21/60 301L

G06N10/20

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023006126

(22)【出願日】2023-01-18

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）２０２０年度 国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「高効率・高速処理を可能とするＡＩチップ・次世代コンピューティングの技術開発／次世代コンピューティング技術の開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100149618

【弁理士】

【氏名又は名称】北嶋 啓至

(72)【発明者】

【氏名】山道 智博

(72)【発明者】

【氏名】多田 あゆ香

【テーマコード（参考）】

4M113

5F044

【Ｆターム（参考）】

4M113AA00

4M113AC45

4M113AC50

4M113AD61

4M113AD62

4M113AD63

4M113BA04

4M113BA15

4M113CA13

4M113CA14

4M113CA16

4M113CA17

5F044DD18

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ワイヤーボンディングの作業性が向上し、ボンディングワイヤーの密度の揺らぎを低減できる量子チップ、量子チップと量子チップが実装されるサンプルホルダとを備える量子デバイス及び量子デバイスと量子デバイスが格納される希釈冷凍機と量子デバイスに接続された制御装置とを備える量子コンピュータを提供する。
【解決手段】量子チップ１０は、基板１１と、基板１１の表面に形成された超伝導層１２と、基板の外縁に沿って超伝導層１２の表面に形成された電極１３と、基板１１の外縁に沿って超伝導層の１２表面に形成された周期構造１３０と、を備える。電極１３は、基板１１の外縁に沿って、超伝導層１２の表面に形成され、ボンディングワイヤー１５との接着性が高い材質である。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板の表面に形成された超伝導層と、
前記基板の外縁に沿って前記超伝導層の表面に形成された電極と、
前記基板の外縁に沿って前記超伝導層の表面に形成された周期構造と、を備える量子チップ。

【請求項2】

前記周期構造は、
前記電極に接続される複数のボンディングワイヤーの目印として形成される請求項１に記載の量子チップ。

【請求項3】

前記周期構造は、
前記電極に接続される複数のボンディングワイヤーの間隔に対して整数分の一の周期性を有する請求項２に記載の量子チップ。

【請求項4】

前記周期構造は、
前記基板の外縁に対して垂直な方向に周期性を有する形状である請求項２に記載の量子チップ。

【請求項5】

前記周期構造は、
前記電極に接続される複数のボンディングワイヤーの目印として前記電極に形成された複数の突起によって構成され、
複数の前記突起は、前記基板の外縁に対して垂直な方向に突出する請求項１に記載の量子チップ。

【請求項6】

前記周期構造は、
前記電極に接続される複数のボンディングワイヤーの目印として前記電極に形成された複数の凹みによって構成され、
複数の前記凹みは、前記基板の外縁に対して垂直な方向に陥没する請求項１に記載の量子チップ。

【請求項7】

前記周期構造は、
前記電極に接続される複数のボンディングワイヤーの目印として前記超伝導層に形成された複数の印によって構成される請求項１に記載の量子チップ。

【請求項8】

請求項１に記載の量子チップと、
前記量子チップが実装されるサンプルホルダと、を備える量子デバイス。

【請求項9】

前記サンプルホルダ側の基板には、前記量子チップとの電気的接続に用いられるボンディングワイヤーの位置の目印になるパターンが形成される請求項８に記載の量子デバイス。

【請求項10】

請求項８または９に記載の量子デバイスと、
前記量子デバイスが格納される希釈冷凍機と、
前記量子デバイスに接続された制御装置と、を備える量子コンピュータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、量子コンピュータに搭載される量子チップ等に関する。

【背景技術】

【0002】

量子チップは、サンプルホルダに実装された状態で、量子コンピュータに搭載される。量子チップの電極とサンプルホルダの電極とは、アルミニウムＡｌなどのワイヤーを用いたワイヤーボンディングによって、電気的に接続される。サンプルホルダ側基板には、ワイヤーが接着しやすい金ＡｕがめっきされたＰＣＢ（Printed Circuit Board）が用いられる。それに対し、量子チップには、ワイヤーが接着しにくいニオブＮｂ等の超伝導体が成膜される。そのため、サンプルホルダ側と比べると、量子チップ側の方が、ワイヤーが接着しにくい。量子チップの試作において、ワイヤーボンディングは、手作業で行われることが多い。そのため、量子チップ側のワイヤーの接着に失敗した場合、ワイヤーの除去に工数が掛かったり、量子チップやＰＣＢの表面に劣化が起こったりする。

【0003】

特許文献１には、ｎ型酸化物半導体層、ｎ型クラッド層、発光層、ｐ型クラッド層、およびｐ型コンタクト層からなる成長層が基板上に積層された酸化物半導体発光素子について開示されている。特許文献１の素子は、成長層の一部をエッチングすることにより露出したｎ型酸化物半導体層上に、ニッケルＮｉ、銅Ｃｕ、および銀Ａｇなどを含まない遷移金属の酸化物からなるオーミック電極が設けられたことを特徴とする。特許文献１には、ボンディングワイヤーの密着性を高めるために、オーミック電極の上にＡｌパッド電極を形成することが開示されている。

【0004】

また、信号線／グランドを結合するワイヤーは、単なる導体ではなく、インダクタとして作用する。非特許文献１には、ワイヤーのインダクタによる影響を低減するために、グランドに配置するワイヤーをできるだけ密かつ等間隔にすることが好ましいと、報告されている。

【0005】

特許文献２には、半導体の製造方法について開示されている。特許文献２には、ソルダレジストに設けられた開口部から露出する帯状配線のボンディング領域に対応して、ワイヤーボンディングの目印となるマークを設けることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００４－２２８４０１号公報

【特許文献2】特開２０１４－０５６９６６号公報

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】J.Wenner, et.al., ”Wirebond crosstalk and cavity modes in large chip mounts for superconducting qubits,” Supercond. Sci. Technol. 24, (2011) 065001).

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１の手法では、量子チップに成膜された超伝導体の上に、ワイヤーと接着しやすいＡｌ等の金属が成膜される。このようにすれば、量子チップ側のワイヤーの接着性が向上して、量子チップ側のワイヤーが接着しやすくなる。また、量子チップ側のワイヤーの接着性が向上すれば、ワイヤーの除去や、量子チップやＰＣＢの表面の劣化が起こりにくくなる。

【0009】

特許文献２の手法のように、ワイヤーボンディングの目印となるマークを量子チップに設ければ、ワイヤーボンディングの作業性が向上する。しかし、単なる目印があるだけでは、手作業で行われるワイヤーボンディングにおいて発生しやすいワイヤーの密度の揺らぎを解消できない。

【0010】

本開示の目的は、ワイヤーボンディングの作業性が向上し、ボンディングワイヤーの密度の揺らぎを低減できる量子チップ等を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本開示の一態様の量子チップは、基板と、基板の表面に形成された超伝導層と、基板の外縁に沿って超伝導層の表面に形成された電極と、基板の外縁に沿って超伝導層の表面に形成された周期構造と、を備える。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、ワイヤーボンディングの作業性が向上し、ボンディングワイヤーの密度の揺らぎを低減できる量子チップ等を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１の実施形態に係る量子チップの構成の一例を示す概念図である。

【図2】第１の実施形態に係る量子チップの電極の一部分とサンプルホルダ側基板との位置関係の一例を示す概念図である。

【図3】第１の実施形態に係る量子チップの電極とサンプルホルダ側基板の電極とをボンディングワイヤーで接続した状態の一例を示す概念図である。

【図4】第１の実施形態に係る量子チップをサンプルホルダに実装した状態の一例を示す概念図である。

【図5】第２の実施形態に係る量子チップの構成の一例を示す概念図である。

【図6】第２の実施形態に係る量子チップの電極の一部分とサンプルホルダ側基板との位置関係の一例を示す概念図である。

【図7】第２の実施形態に係る量子チップの電極とサンプルホルダ側基板の電極とをボンディングワイヤーで接続した状態の一例を示す概念図である。

【図8】第３の実施形態に係る量子デバイスの構成の一例を示す概念図である。

【図9】第３実施形態に係る量子デバイスを構成する量子チップの電極の一部分とサンプルホルダ側基板との位置関係の一例を示す概念図である。

【図10】第３の実施形態に係る量子デバイスを構成する量子チップの電極とサンプルホルダ側基板の電極とをボンディングワイヤーで接続した状態の一例を示す概念図である。

【図11】第３の実施形態の変形例に係る量子デバイスを構成する量子チップの電極とサンプルホルダ側基板の電極とをボンディングワイヤーで接続した状態の一例を示す概念図である。

【図12】第４の実施形態に係る量子コンピュータの構成の一例を示すブロック図である。

【図13】第５実施形態に係る量子チップの構成の一例を示す概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由がない限り、同様箇所には同一符号を付す。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。

【0015】

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る量子チップについて図面を参照しながら説明する。本実施形態の量子チップは、サンプルホルダに実装される。本実施形態の量子チップは、ボンディングワイヤーを用いて、サンプルホルダ側基板と電気的に接続される。本実施形態の量子チップは、サンプルホルダに実装された状態で、量子コンピュータに搭載される。本実施形態の量子チップは、サンプルホルダに実装された状態で、１０ミリケルビンｍＫ以下の極低温環境を実現する希釈冷凍機の内部に搭載される。

【0016】

（構成）
図１は、本実施形態に係る量子チップ１０の構成の一例を示す概念図である。量子チップ１０は、基板１１、超伝導層１２、電極１３、端子１７、信号線１８、および量子回路１９を備える。本実施形態においては、量子チップ１０がマイクロ波回路である例をあげる。例えば、量子チップ１０は、線形共振器やキャパシティなどであってもよい。また、量子チップ１０は、平面回路ではなく、３次元回路や立体量子回路などの立体的な回路で実現されてもよい。

【0017】

基板１１の表面には、超伝導層１２が形成される。例えば、基板１１の素材は、高抵抗シリコンや、サファイア、ダイヤモンドなどである。基板１１の素材は、高抵抗シリコン、サファイア、およびダイヤモンドに限定されない。例えば、基板１１の素材は、ＩＩＩ－Ｖ族半導体やＩＩ－ＶＩ族半導体などの化合物半導体であってもよい。基板１１は、単結晶であってもよいし、多結晶やアモルファスであってもよい。

【0018】

超伝導層１２は、基板１１の表面に形成される。超伝導層１２は、量子チップ１０の使用温度において、超伝導性を示す素材の層である。超伝導層１２の素材については、量子チップ１０の使用温度において、超伝導性を示せば、特に限定を加えない。例えば、超伝導層１２の素材は、ニオブＮｂやタンタルＴａ、アルミニウムＡｌや、インジウムＩｎ、鉛Ｐｂ、錫Ｓｎ、レニウムＲｅ、パラジウムＰｄ、チタンＴｉ、モリブデンＭｏなどの金属である。例えば、超伝導層１２の素材は、これらの金属のうち少なくともいずれかを含む合金であってもよい。例えば、超伝導層１２の素材は、チタン窒化物やニオブ窒化物、タンタル窒化物などの窒化物であってもよい。例えば、超伝導層１２は、スパッタリングやＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）などの成膜方法によって形成される。

【0019】

電極１３は、基板１１の外縁に沿って、超伝導層１２の表面に形成される。電極１３は、ボンディングワイヤーとの接着性が高い材質である。例えば、電極１３は、アルミニウムＡｌなどの金属である。電極１３の形成方法については、特に限定を加えない。例えば、電極１３は、反応性イオンエッチングＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によって形成される。電極１３は、信号線１８に接続される端子であってもよいし、グランドであってもよい。

【0020】

図２は、量子チップ１０の電極１３の一部を拡大した概念図である。図２には、サンプルホルダ側基板１６の一部分（電極）を示す。図３は、量子チップ１０の電極１３と、サンプルホルダ側基板１６の電極とをボンディングワイヤー１５で電気的に接続させた状態を示す概念図である。例えば、サンプルホルダ側基板１６の電極には、ボンディングワイヤー１５が接着しやすいＡｕ金がめっきされる。例えば、サンプルホルダ側基板１６は、ボンディングワイヤー１５が接着しやすいＡｕ金がめっきされたＰＣＢ（Printed Circuit Board）等によって実現される。例えば、量子チップ１０の電極１３やサンプルホルダ側基板１６の電極と、ボンディングワイヤー１５とは、超音波を用いて接着される。

【0021】

電極１３は、周期構造１３０を有する。周期構造１３０は、電極１３の長手方向に対して垂直な方向に突出した複数の突起によって構成される。すなわち、周期構造１３０は、基板１１の外縁に対して垂直な方向に周期性を有する形状である。周期構造１３０は、サンプルホルダ側基板１６の電極との接続に用いられるボンディングワイヤー１５の接着位置の目印として、形成される。周期構造１３０の周期性を目印として作業すれば、ワイヤーボンディングの作業性が向上し、ボンディングワイヤー１５の密度の揺らぎが低減する。例えば、周期構造１３０を構成する複数の突起は、隣接し合うボンディングワイヤー１５の間隔に対して、整数分の一の周期性を有する（整数は２以上）。周期構造１３０を構成する突起の間隔を、ボンディングワイヤー１５の間隔の１／２～１／１０にしておけば、ボンディングを失敗した際に、接着位置をずらせば、ワイヤーボンディングをやり直せる。例えば、サンプルホルダ側基板１６および量子チップ１０のうち少なくともいずれかの側にボンディングワイヤー１５が接着しにくい箇所があった場合、周期構造１３０を目安に接着位置をずらすことができる。周期構造１３０などの目印がないと、ワイヤーボンディングに失敗した場合、ボンディングワイヤー１５が接着しにくい箇所でワイヤーボンディングを再度試して、何回も失敗を繰り返す可能性がある。

【0022】

周期構造１３０の周期性を目印として接着位置をずらす際には、例えば、接着に失敗した際に目印にした突起に隣接する突起の位置を目印として、接着位置をずらせばよい。それ以降のワイヤーボンディングにおいては、通常の接着予定位置の目印である突起に隣接した突起の位置を目印として、接着位置を順次ずらせばよい。このようにすれば、接着に失敗した接着位置以降は、ボンディングワイヤー１５の間隔が通常の間隔で保たれる。このようにすれば、接着しにくい箇所の回避のために異なった間隔になっているボンディングワイヤー１５の組が１組になり、それ以外の隣接するボンディングワイヤー１５の組が等間隔に保たれる。突起の間隔を前述の範囲（１／２～１／１０）にすれば、ボンディングワイヤー１５の通常の間隔からずらして接着した箇所の間隔の差異を小さくできる。また、突起の間隔をボンディングワイヤー１５の間隔の１／３～１／１０にしたり、さらに１／４～１／１０にしたりすることで、ボンディングワイヤー１５の通常の間隔とずらして接着した箇所の間隔の差異をさらに小さくできる。ボンディングワイヤー１５の通常の間隔に対して突起の間隔が狭すぎると、隣接したボンディングワイヤー１５の間の突起が多くなり、接着位置の目安として使いづらくなる。そのため、隣接したボンディングワイヤー１５の間隔は、上記の範囲に設定されることが好ましい。

【0023】

図２～図３には、周期構造１３０が複数の矩形状の突起によって構成される例を示す。例えば、周期構造１３０を構成する突起の長さは、基板１１の内側向きと基板１１の外側向きで、異なっていてもよい。基板１１の内側に配置された突起の長さを伸ばして、突起が目立つように形成されてもよい。例えば、基板１１の内側方向のみに周期構造１３０が形成されてもよい。この場合、基板１１の外縁に沿って、電極１３の長手方向を形成できるので、ボンディングワイヤー１５の長さを短縮できる。ボンディングワイヤー１５の長さを短縮できれば、ボンディングワイヤー１５のインダクタンスを低減できる。

【0024】

また、周期構造１３０を構成する突起の長さは、隣接する突起の長さと異なっていてもよい。例えば、定規の目盛りのように、周期構造１３０は、長い突起と短い突起とが周期的に配置された形状であってもよい。そのような形状の場合、長い突起の幅を太くすることで、長い突起が目立つように形成されてもよい。また、突起の形状は、矩形ではなく、直角三角形や二等辺三角形などの三角形であってもよい。また、突起の先端は、円弧状に丸められていてもよい。周期構造１３０を構成する突起は、電極１３の長手方向に対して垂直ではない方向に突出してもよい。また、周期構造１３０は、電極１３の長手方向に沿って延伸された正弦波のような周期性を有する形状であってもよい。

【0025】

本実施形態の電極１３の周期構造１３０は、ボンディングワイヤー１５の密度の均一性が求められる超伝導回路に好適である。ボンディングワイヤー１５には、量子チップ１０およびサンプルホルダ側基板１６のグランド同士を接続するワイヤーと、量子チップ１０の端子１７とサンプルホルダ側基板１６の信号線とを接続するワイヤーとが含まれる。グランドを接続するボンディングワイヤー１５は、密に均一であることが好ましい。信号線を接続するボンディングワイヤー１５は、端子１７の狭い電極にたくさん打つことができないので、グランドを接続するボンディングワイヤー１５と比べると均一さは求められない。

【0026】

例えば、エッチングで超伝導層１２を除去して、ワイヤーボンディングの目印となる周期的な印が超伝導層１２に設けられてもよい。また、電極１３に沿って、ワイヤーボンディングの目印となる配線パターンが、超伝導層１２の上面に設けられてもよい。それらの目印は、周期構造１３０に対応して設けられてもよいし、周期構造１３０の替わりに設けられてもよい。

【0027】

ボンディングワイヤー１５は、量子チップ１０の電極１３と、サンプルホルダ側基板１６の電極とを接続するワイヤーである。電極１３がグランドである場合、量子チップ１０とサンプルホルダ側基板１６のグランド同士を接続するために、できるだけ高密度のボンディングワイヤー１５で均一にボンディングを施すことが好ましい。

【0028】

ボンディングワイヤー１５の素材には、電極１３と接着しやすいものが選ばれる。例えば、電極１３の素材がアルミニウムＡｌの場合、ボンディングワイヤー１５の素材として、アルミニウムＡｌが選択される。アルミニウムＡｌは、量子チップ１０の使用温度において超伝導状態である。また、アルミニウムＡｌは、比較的柔軟であるため、ボンディングしやすい。例えば、ボンディングワイヤー１５の素材には、金Ａｕなどの金属が選択されてもよい。

【0029】

端子１７は、信号線１８に接続された端子である。例えば、端子１７は、電極１３と同様の素材である。端子１７は、ボンディングワイヤー１５によって、サンプルホルダ側基板１６の電極に接続される。端子１７には、サンプルホルダ側基板１６を介して、外部の信号源（図示しない）から供給される信号が入力される。また、端子１７には、信号線１８を介して、量子回路１９からの信号が伝播する。例えば、信号線１８を介して量子回路１９から端子１７に伝播した信号は、サンプルホルダ側基板１６を介して、外部の読み出し回路（図示しない）に伝送される。例えば、端子１７には、特性評価や動作確認などに用いられるテスト用の信号が入力される。例えば、端子１７には、量子回路１９で演算処理される信号が入力される。端子１７を介して入出力される信号については、特に限定を加えない。

【0030】

信号線１８は、端子１７と量子回路１９とを接続する。例えば、信号線１８は、共平面導波路やコプラーナ導波路などの導波路である。信号線１８には、端子１７からの信号が伝播する。端子１７から信号線１８を伝播した信号は、量子回路１９に入力される。また、信号線１８には、量子回路１９からの信号が伝播する。量子回路１９から信号線１８に伝播した信号は、端子１７に向けて進行する。例えば、基板１１の表面に成膜された超伝導体のうち、グランド面や信号線１８を形成する導体の間の超伝導体を除去して、基板１１を露出させてパターニングすることで、信号線１８を形成できる。例えば、信号線１８の素材は、量子チップ１０の使用温度において超伝導状態であるニオブＮｂやアルミニウムＡｌである。ただし、信号線１８の素材は、量子チップ１０の使用温度において超伝導状態であれば、ニオブＮｂやアルミニウムＡｌに限定されない。

【0031】

量子回路１９は、信号線１８に接続される。例えば、量子回路１９は、ジョセフソンパラメトリック発振器ＪＰＯ（Josephson parametric oscillator）からなる少なくとも一つの量子ビットと、少なくとも一つの結合器とを含む。少なくとも１つの量子ビットは、少なくとも一つの結合器に接続される。例えば、量子回路１９は、複数の量子ビットや複数の結合回路が組み合わされた構成を有する。量子回路１９は、少なくとも一つのジョセフソンパラメトリック発振器ＪＰＯで構成された回路であってもよい。また、量子回路１９は、少なくとも一つの結合器で構成された回路であってもよい。量子回路１９の配線パターンには、特に限定を加えない。量子回路１９には、信号線１８を伝播した信号が入力される。量子回路１９は、入力された信号に対して、量子演算を実行する。量子回路１９が実行する量子演算については、量子ビットを用いた演算であれば、特に限定を加えない。量子回路１９は、量子演算された信号を、信号線１８に出力する。量子回路１９の素材は、主に超伝導材料によって構成される。図１の例において、量子回路１９の外形は正方形であるが、量子回路１９の外形については、特に限定を加えない。例えば、量子回路１９は、基板１１の表面に成膜されたに超伝導材料を、パターニングすることで形成できる。

【0032】

図４は、サンプルホルダ１６０に量子チップ１０が実装された状態の一例を示す概念図である。サンプルホルダ１６０に量子チップが実装されたデバイスを量子デバイス１００と呼ぶ。量子チップ１０は、サンプルホルダ１６０に実装された状態で、量子コンピュータ（図示しない）の希釈冷凍機の内部に搭載される。量子チップ１０は、希釈冷凍機の内部において、１０ミリケルビンｍＫ以下の極低温環境で使用される。

【0033】

以上のように、本実施形態の量子チップは、基板、超伝導層、電極、および周期構造を備える。基板は、一般的な半導体と比べて電気抵抗の高い高抵抗半導体基板である。超伝導層は、基板の表面に形成される。電極は、基板の外縁に沿って、超伝導層の表面に形成される。周期構造は、前記電極に接続される複数のボンディングワイヤーの目印として、基板の外縁に沿って超伝導層の表面に形成される。周期構造は、電極に形成された複数の突起によって構成される。複数の突起は、基板の外縁に対して垂直な方向に突出する。

【0034】

量子チップの試作において、ワイヤーボンディングは、顕微鏡で接着箇所を視認しながら、ワイヤーボンダーを用いて手作業で行われることが多い。一般的な量子チップでは、ＰＣＢ／量子チップに基準となる目盛りがない。そのため、熟練の作業者であっても、ボンディングワイヤーの本数や密度にばらつきが発生する。ボンディングワイヤーの接着に失敗した場合、ピンセット等を用いて、そのボンディングワイヤーを除去する必要がある。そのため、ボンディングワイヤーの接着に失敗した場合、ワイヤーの除去に工数が掛かったり、量子チップやＰＣＢの表面に劣化が起こったりする。

【0035】

信号線／グランドを結合するボンディングワイヤーは、単なる導体ではなく、インダクタとして作用する。ワイヤーのインダクタによる影響を低減するためには、グランドに配置するワイヤーを、できるだけ密かつ等間隔にすることが好ましい。また、ワイヤーのインダクタによる影響を低減するためには、グランドに配置するワイヤーをできるだけ短くすることが好ましい。

【0036】

本実施形態の量子チップは、基板の外縁に沿って超伝導層の表面に形成された周期構造を有する。周期構造は、電極に形成された複数の突起によって構成される。周期構造は、電極に施されるワイヤーボンディングの目印となる。そのため、本実施形態によれば、周期構造の周期性を目印として作業することによって、ワイヤーボンディングの作業性が向上し、ボンディングワイヤーの密度の揺らぎを低減できる。本実施形態の構成は、量子チップのみならず、一般的な半導体チップにも適用できる。

【0037】

また、周期構造の周期性は、手作業によるワイヤーボンディングのみならず、ワイヤーボンディングを自動で行う際の基準にもなる。通常のワイヤーボンダーと比べて、周期構造の周期性に合わせてワイヤーボンディングを自動で行うように構成されたワイヤーボンダーは、ボンディングワイヤーの密度の揺らぎを低減できる。

【0038】

本実施形態の一態様において、周期構造は、電極に接続される複数のボンディングワイヤーの間隔に対して整数分の一の周期性を有する。例えば、周期構造は、隣接するボンディングワイヤーの間隔に対して１／２～１／１０の周期性を有する。周期構造などの目印がないと、ワイヤーボンディングに失敗した場合、ボンディングワイヤーが接着しにくい箇所でワイヤーボンディングを再度試して、何回も失敗を繰り返す可能性がある。本態様によれば、サンプルホルダ側基板および量子チップのうち少なくともいずれかの側にボンディングワイヤーが接着しにくい箇所があった場合、周期構造を目安に接着位置をずらすことができる。そのため、本態様によれば、ワイヤーボンディングで失敗した場合、隣接するボンディングワイヤーの間の周期構造に含まれるいずれかの目印の位置にずらして、ワイヤーボンディングをやり直すことができる。

【0039】

本実施形態の一態様において、周期構造は、基板の外縁に対して垂直な方向に周期性を有する形状である。例えば、周期構造は、複数の突起によって構成される。例えば、周期構造は、正弦波のような周期性のある形状である。本態様によれば、周期構造の周期性を目印として作業することによって、ワイヤーボンディングの作業性が向上し、ボンディングワイヤーの密度の揺らぎを低減できる。

【0040】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る量子チップについて図面を参照しながら説明する。本実施形態の量子チップは、電極の周期構造が第１の実施形態と異なる。本実施形態の量子チップに形成される電極の周期構造は、第１の実施形態の量子チップに形成される電極の周期構造と組み合わされてもよい。

【0041】

（構成）
図５は、本実施形態に係る量子チップ２０の構成の一例を示す概念図である。量子チップ２０は、基板２１、超伝導層２２、電極２３、端子２７、信号線２８、および量子回路２９を備える。

【0042】

基板２１は、第１の実施形態の基板１１と同様の構成である。基板２１は、一般的な半導体と比べて電気抵抗の高い高抵抗半導体基板である。

【0043】

超伝導層２２は、第１の実施形態の超伝導層１２と同様の構成である。超伝導層２２は、基板２１の表面に形成される。超伝導層２２は、量子チップ２０の使用温度において、超伝導性を示す素材の層である。

【0044】

電極２３は、基板２１の外縁に沿って、超伝導層２２の表面に形成される。電極２３は、ボンディングワイヤーとの接着性が高い材質である。電極２３は、第１の実施形態の電極１３と同様の素材である。例えば、電極２３は、アルミニウムＡｌなどの金属である。電極２３の形成方法については、特に限定を加えない。例えば、電極２３は、エッチングによって形成される。電極２３は、信号線２８に接続される端子であってもよいし、グランドであってもよい。

【0045】

図６は、量子チップ２０の電極２３の一部を拡大した概念図である。図６には、サンプルホルダ側基板２６の一部分（電極）を示す。図７は、量子チップ２０の電極２３と、サンプルホルダ側基板２６の電極とをボンディングワイヤー２５で電気的に接続させた状態を示す概念図である。例えば、サンプルホルダ側基板２６の電極には、ボンディングワイヤー２５が接着しやすいＡｕ金がめっきされる。例えば、量子チップ２０の電極２３やサンプルホルダ側基板２６の電極と、ボンディングワイヤー２５とは、超音波を用いて接着される。

【0046】

電極２３は、周期構造２３０を有する。周期構造２３０は、電極２３の長手方向に対して垂直な方向に陥没した複数の凹みによって構成される。すなわち、周期構造２３０は、基板２１の外縁に対して垂直な方向に周期性を有する形状である。周期構造２３０は、サンプルホルダ側基板２６の電極との接続に用いられるボンディングワイヤー２５の接着位置の目印として、形成される。周期構造２３０の周期性を目印として作業すれば、ワイヤーボンディングの作業性が向上し、ボンディングワイヤー２５の密度の揺らぎが低減する。例えば、周期構造２３０を構成する複数の凹みは、隣接し合うボンディングワイヤー２５の間隔に対して、整数分の一の周期性を有する（整数は２以上）。周期構造２３０を構成する複数の凹みの間隔を、ボンディングワイヤー２５の間隔の１／２～１／１０にしておけば、ボンディングを失敗した際に、接着位置をずらせば、ワイヤーボンディングをやり直せる。例えば、サンプルホルダ側基板２６および量子チップ２０のうち少なくともいずれかの側にボンディングワイヤー２５が接着しにくい箇所があった場合、周期構造２３０を目安に接着位置をずらすことができる。周期構造２３０などの目印がないと、ワイヤーボンディングに失敗した場合、ボンディングワイヤー２５が接着しにくい箇所でワイヤーボンディングを再度試して、何回も失敗を繰り返す可能性がある。

【0047】

図６～図７には、周期構造２３０が複数の矩形状の凹みによって構成される例を示す。例えば、周期構造２３０を構成する凹みの深さは、基板２１の内側向きと基板２１の外側向きで、異なっていてもよい。基板２１の内側に形成された凹みを深くして、凹みが目立つように形成されてもよい。例えば、基板２１の内側方向のみに周期構造２３０が形成されてもよい。この場合、基板２１の外縁側には周期構造２３０がないため、ボンディングワイヤー２５の接着箇所を選択する際の自由度が向上する。

【0048】

また、周期構造２３０を構成する凹みの深さは、隣接する凹みの深さと異なっていてもよい。例えば、定規の目盛りのように、周期構造２３０は、深い突起と浅い突起とが周期的に配置された形状であってもよい。そのような形状の場合、深い凹みの幅を太くすることで、深い突起が目立つように形成されてもよい。また、凹みの形状は、矩形ではなく、直角三角形や二等辺三角形などの三角形であってもよい。また、凹みの底は、円弧状に丸められていてもよい。周期構造２３０を構成する凹みは、電極２３の長手方向に対して垂直ではない方向に窪んでいてもよい。また、周期構造２３０は、電極２３の長手方向に沿って延伸された正弦波のような周期性を有する形状であってもよい。

【0049】

本実施形態の電極２３の周期構造２３０は、ボンディングワイヤー２５の密度の均一性が求められる超伝導回路に好適である。ボンディングワイヤー２５には、量子チップ２０およびサンプルホルダ側基板２６のグランド同士を接続するワイヤーと、量子チップ２０およびサンプルホルダ側基板２６の信号線を接続するワイヤーとが含まれる。グランドを接続するボンディングワイヤー２５は、密に均一であることが好ましい。信号線を接続するボンディングワイヤー２５は、狭い電極にたくさん打つことができないので、グランドを接続するボンディングワイヤー２５と比べると均一さは求められない。

【0050】

例えば、リソグラフィで超伝導層２２を除去して、ワイヤーボンディングの目印となる周期的な欠損部が超伝導層２２に設けられてもよい。また、電極２３に沿って、ワイヤーボンディングの目印となる配線パターンが、超伝導層２２の上面に設けられてもよい。それらの目印は、周期構造２３０に対応して設けられてもよいし、周期構造２３０の替わりに設けられてもよい。

【0051】

ボンディングワイヤー２５は、第１の実施形態のボンディングワイヤー１５と同様の構成である。ボンディングワイヤー２５は、量子チップ２０の電極２３と、サンプルホルダ側基板２６の電極とを接続するワイヤーである。電極２３がグランドである場合、量子チップ２０とサンプルホルダ側基板２６のグランド同士を接続するために、できるだけ高密度のボンディングワイヤー２５で均一にボンディングを施すことが好ましい。

【0052】

端子２７は、第１の実施形態の端子１７と同様の構成である。端子２７は、信号線２８に接続された端子である。端子２７は、ボンディングワイヤー２５によって、サンプルホルダ側基板２６の電極に接続される。端子２７には、サンプルホルダ側基板２６を介して、外部の信号源（図示しない）から供給される信号が入力される。また、端子２７には、信号線２８を介して、量子回路２９からの信号が伝播する。例えば、信号線２８を介して量子回路２９から端子２７に伝播した信号は、サンプルホルダ側基板２６を介して、外部の読み出し回路（図示しない）に伝送される。例えば、端子２７には、特性評価や動作確認などに用いられるテスト用の信号が入力される。例えば、端子２７には、量子回路２９で演算処理される信号が入力される。端子２７を介して入出力される信号については、特に限定を加えない。

【0053】

信号線２８は、第１の実施形態の信号線１８と同様の構成である。信号線２８は、端子２７と量子回路２９とを接続する。信号線２８には、端子２７からの信号が伝播する。端子２７から信号線２８を伝播した信号は、量子回路２９に入力される。また、信号線２８には、量子回路２９からの信号が伝播する。量子回路２９から信号線２８に伝播した信号は、端子２７に向けて進行する。

【0054】

量子回路２９は、第１の実施形態の量子回路１９と同様の構成である。量子回路２９は、信号線２８に接続される。例えば、量子回路２９は、ジョセフソンパラメトリック発振器ＪＰＯからなる少なくとも一つの量子ビットと、少なくとも一つの結合器とを含む。少なくとも１つの量子ビットは、少なくとも一つの結合器に接続される。量子回路２９は、少なくとも一つのジョセフソンパラメトリック発振器ＪＰＯで構成された回路であってもよい。また、量子回路２９は、少なくとも一つの結合器で構成された回路であってもよい。量子回路２９には、信号線２８を伝播した信号が入力される。量子回路２９は、入力された信号に対して、量子演算を実行する。量子回路２９は、量子演算された信号を、信号線２８に出力する。

【0055】

以上のように、本実施形態の量子チップは、基板、超伝導層、電極、および周期構造を備える。基板は、一般的な半導体と比べて電気抵抗の高い高抵抗半導体基板である。超伝導層は、基板の表面に形成される。電極は、基板の外縁に沿って、超伝導層の表面に形成される。周期構造は、前記電極に接続される複数のボンディングワイヤーの目印として、基板の外縁に沿って超伝導層の表面に形成される。周期構造は、電極に形成された複数の凹みによって構成される。複数の凹みは、基板の外縁に対して垂直な方向に陥没する。

【0056】

本実施形態の量子チップは、基板の外縁に沿って超伝導層の表面に形成された周期構造を有する。周期構造は、電極に形成された複数の凹みによって構成される。周期構造は、電極に施されるワイヤーボンディングの目印となる。そのため、本実施形態によれば、周期構造の周期性を目印として作業することによって、ワイヤーボンディングの作業性が向上し、ボンディングワイヤーの密度の揺らぎを低減できる。

【0057】

本実施形態の一態様において、周期構造は、電極に接続される複数のボンディングワイヤーの間隔に対して整数分の一の周期性を有する。例えば、周期構造は、隣接するボンディングワイヤーの間隔に対して１／２～１／１０の周期性を有する。本態様によれば、ワイヤーボンディングで失敗した場合、隣接するボンディングワイヤーの間の周期構造に含まれるいずれかの目印の位置にずらして、ワイヤーボンディングをやり直すことができる。

【0058】

本実施形態の一態様において、周期構造は、基板の外縁に対して垂直な方向に周期性を有する形状である。例えば、周期構造は、複数の凹みによって構成される。例えば、周期構造は、正弦波のような周期性のある形状である。本態様によれば、周期構造の周期性を目印として作業することによって、ワイヤーボンディングの作業性が向上し、ボンディングワイヤーの密度の揺らぎを低減できる。

【0059】

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る量子デバイスについて図面を参照しながら説明する。本実施形態の量子デバイスは、第１～第２の実施形態の量子チップを含む。本実施形態の量子デバイスは、ボンディングワイヤーの接着位置の目印がサンプルホルダ側にも形成される点において、第１～第２の実施形態と異なる。

【0060】

（構成）
図８は、本実施形態に係る量子デバイス３００の構成の一例を示す概念図である。量子デバイス３００は、量子チップ３０およびサンプルホルダを備える。量子チップ３０とサンプルホルダ側基板３６は、ボンディングワイヤー３５を介して、電気的に接続される。

【0061】

量子チップ３０は、基板３１、超伝導層３２、電極３３、端子３７、信号線３８、および量子回路３９を備える。電極３３には、第２の実施形態の周期構造２３０と同様に、周期構造３３０が形成される。量子チップ３０は、ボンディングワイヤー３５を介して、サンプルホルダ側基板３６に実装される。本実施形態において、量子チップ３０は、第２の実施形態の量子チップ２０と同様の構成である。量子チップ３０は、第１の実施形態の量子チップ１０であってもよい。以下においては、量子チップ３０に関する説明を省略する。

【0062】

サンプルホルダ側基板３６には、量子チップ３０が実装される開口が形成される。サンプルホルダ側基板３６の表面には、パターン３８０が形成される。パターン３８０は、サンプルホルダ側基板３６の開口部分の内辺に沿って形成された複数の貫通孔によって構成される。複数の貫通孔は、サンプルホルダ側基板３６を貫く。パターン３８０は、貫通孔ではなく、サンプルホルダ側基板の表面に形成された穴であってもよい。また、パターン３８０は、サンプルホルダ側基板３６の表面に形成された周期的な形状や模様であってもよい。

【0063】

図９は、量子チップ３０の電極３３の一部を拡大した概念図である。図９には、サンプルホルダ側基板３６の一部分（電極）を示す。図１０は、量子チップ３０の電極３３と、サンプルホルダ側基板３６の電極とをボンディングワイヤー３５で電気的に接続させた状態を示す概念図である。例えば、サンプルホルダ側基板３６の電極には、ボンディングワイヤー３５が接着しやすいＡｕ金がめっきされる。例えば、量子チップ３０の電極３３やサンプルホルダ側基板３６の電極と、ボンディングワイヤー３５とは、超音波を用いて接着される。

【0064】

図９～図１０には、パターン３８０が複数の貫通孔によって構成される例を示す。パターン３８０を構成する貫通孔は、量子チップ３０の周期構造３３０の周期性に合わせて形成される。パターン３８０を構成する貫通孔の径は、隣接する貫通孔の径と異なっていてもよい。例えば、パターン３８０は、径が大きい貫通孔と径が小さい貫通孔とが周期的に配置された形状であってもよい。また、貫通孔の形状は、円ではなく、矩形や三角形であってもよい。パターン３８０は、量子チップ３０の電極３３の長手方向に沿って延伸された正弦波のような周期性を有する形状であってもよい。

【0065】

図１１は、本実施形態の変形例に係るサンプルホルダ側基板３６－１の一例を示す概念図である。本変形例のサンプルホルダ側基板３６－１の表面には、パターン３８１が形成される。パターン３８１は、サンプルホルダ側基板３６－１の内辺に沿って形成された複数の電極によって構成されるパターンである。複数の電極は、サンプルホルダ側基板３６－１の基板の表面に形成される。パターン３８１は、導電性のある電極からなるパターンではなく、絶縁性の材料で形成されたパターンであってもよい。

【0066】

パターン３８１を構成する複数の電極は、量子チップ３０の周期構造３３０の周期性に合わせて形成される。パターン３８１を構成する電極の大きさは、隣接する電極の大きさと異なっていてもよい。例えば、パターン３８１は、大きい電極と小さい電極とが周期的に配置された形状であってもよい。また、電極の形状は、矩形ではなく、円形や三角形であってもよい。パターン３８１は、量子チップ３０の電極３３の長手方向に沿って延伸された正弦波のような周期性を有する形状であってもよい。

【0067】

以上のように、本実施形態の量子デバイスは、量子チップおよびサンプルホルダを備える。量子チップは、基板、超伝導層、電極、および周期構造を備える。基板は、一般的な半導体と比べて電気抵抗の高い高抵抗半導体基板である。超伝導層は、基板の表面に形成される。電極は、基板の外縁に沿って、超伝導層の表面に形成される。周期構造は、基板の外縁に沿って、超伝導層の表面に形成される。サンプルホルダには、量子チップが実装される。

【0068】

本実施形態の量子デバイスは、基板の外縁に沿って超伝導層の表面に形成された周期構造を有する量子チップを備える。周期構造は、電極に施されるワイヤーボンディングの目印となる。本実施形態によれば、周期構造の周期性を目印として作業することによって、ワイヤーボンディングの作業性が向上し、ボンディングワイヤーの密度の揺らぎを低減できる。

【0069】

本実施形態の一態様において、サンプルホルダ側基板には、量子チップとの電気的接続に用いられるボンディングワイヤーの位置の目印になるパターンが形成される。本態様によれば、量子チップの周期構造と、サンプルホルダ側基板のパターンとを目印として作業することによって、ワイヤーボンディングの作業性が向上し、ボンディングワイヤーの密度の揺らぎを低減できる。

【0070】

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る量子コンピュータについて図面を参照しながら説明する。本実施形態の量子コンピュータは、各実施形態の量子チップを搭載する。以下においては、本実施形態の量子コンピュータが複数の装置によって構成される例をあげる。本実施形態の量子コンピュータに含まれる複数の装置は、近接した位置に配置されてもよいし、離れた位置に配置されてもよい。本実施形態の量子コンピュータは、複数の装置が分散して配置された量子計算システムとして構成されてもよい。

【0071】

本実施形態の量子コンピュータは、重ね合わせや量子もつれなどの量子力学の原理を用いた超並列演算を実行する。例えば、本実施形態の量子コンピュータは、ゲート型やアニーリング型などの量子コンピュータである。ゲート型の量子コンピュータは、素因数分解やデータベース検索などに関する特定の計算を、ノイマン型計算機よりも高速で演算できる。アニーリング型の量子コンピュータは、組合せ最適化問題を高速かつ高精度で演算できる。本実施形態の量子コンピュータは、ゲート型やアニーリング型に限定されない。以下の構成は、一例であって、本実施形態の量子コンピュータを限定するものではない。

【0072】

図１２は、本実施形態に係る量子コンピュータ４の構成の一例を示すブロック図である。量子コンピュータ４は、量子デバイス４００、希釈冷凍機４２０、入出力装置４１１、中央制御装置４１２、および測定装置４１３を備える。量子デバイス４００は、希釈冷凍機４２０の内部に格納される。量子デバイス４００は、量子チップ４０およびサンプルホルダ４６０を含む。入出力装置４１１、中央制御装置４１２、および測定装置４１３は、制御装置４１０を構成する。制御装置４１０は、入出力装置４１１、中央制御装置４１２、および測定装置４１３のうち少なくともいずれかを含めばよい。制御装置４１０が設置される環境温度については、特に限定を加えない。

【0073】

希釈冷凍機４２０は、１０ｍＫ以下の極低温の温度環境を実現する冷凍機である。例えば、希釈冷凍機４２０は、ヘリウム３とヘリウム４の混合溶液を用いた連続型の冷凍機によって実現される。希釈冷凍機４２０の内部（極低温環境）には、量子デバイス４００が格納される。希釈冷凍機４２０は、制御装置４１０によって制御されてもよいし、制御装置４１０とは異なる装置によって制御されてもよい。

【0074】

量子デバイス４００は、希釈冷凍機４２０の内部（極低温環境）に格納される。極低温環境下に配置された量子デバイス４００と、通常温度の環境に設置された制御装置４１０とは、伝送線路（図示しない）を介して接続される。

【0075】

入出力装置４１１は、量子チップ４０を用いた量子演算で利用される情報処理装置である。入出力装置４１１は、ユーザの操作を受け付けるインターフェースを有する、入出力装置４１１は、ユーザの操作に応じて入力された信号を量子チップ４０に送信する。また、入出力装置４１１は、量子チップ４０による演算結果を受信する。入出力装置４１１は、受信した処理結果を出力する。例えば、入出力装置４１１は、受信した処理結果を表示部（図示しない）に表示させる。入出力装置４１１は、受信した処理結果を、他の装置やシステムに転送してもよい。

【0076】

入出力装置４１１は、汎用コンピュータや、量子計算に特化した専用コンピュータによって実現される。例えば、入出力装置４１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ等を有する。例えば、入出力装置４１１は、据え置き型のコンピュータによって実現される。入出力装置４１１は、タブレットやスマートホンなどの携帯型の端末装置によって実現されてもよい。

【0077】

中央制御装置４１２は、量子コンピュータ４の動作を制御する情報処理装置である。例えば、中央制御装置４１２は、較正と演算の切替制御や、測定対象の量子ビットの選択制御、測定装置４１３における測定モードの切替制御を行う。中央制御装置４１２は、較正や演算のタイミングにおいて、制御信号を出力する。例えば、中央制御装置４１２は、入出力装置４１１および測定装置４１３に接続された切替装置（図示しない）に制御信号を出力する。較正などの測定動作のタイミングにおいて、中央制御装置４１２は、量子チップ４０に測定装置４１３を接続する。量子演算などの演算動作のタイミングにおいて、中央制御装置４１２は、量子チップ４０に入出力装置４１１を接続する。

【0078】

中央制御装置４１２は、入出力装置４１１および測定装置４１３を制御して、測定および演算のいずれかを実行する。測定時において、中央制御装置４１２は、測定のためのパラメータ等を測定装置４１３に対して設定し、サンプル対象の量子ビットや測定モードを設定する。例えば、中央制御装置４１２は、量子チップ４０に含まれる量子ビットの反射測定結果を測定装置４１３から取得して、理論計算等に基づいて較正データを導出する。例えば、演算時において、中央制御装置４１２は、入出力装置４１１の信号発生器等に対して、較正データに基づいて信号周波数等の測定パラメータを設定してもよい。

【0079】

中央制御装置４１２は、汎用コンピュータや、量子計算に特化した専用コンピュータによって実現される。例えば、中央制御装置４１２は、ＣＰＵやＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等を有する。中央制御装置４１２は、マイクロコンピュータやマイクロコントローラによって実現されてもよい。例えば、中央制御装置４１２は、サーバやクラウドに構築される。中央制御装置４１２は、端末型のコンピュータによって実現されてもよい。

【0080】

測定装置４１３には、中央制御装置４１２の制御に応じた測定を実行する。例えば、測定装置４１３は、マイクロ波信号発生器や、直流電流源、スペクトルアナライザ、ネットワークアナライザ、シグナルジェネレータなどの機器のうち少なくとも一つを含む。測定装置４１３には、中央制御装置４１２の制御に応じて、測定のためのパラメータ等が設定される。例えば、測定装置４１３には、サンプル対象の量子ビットの設定や測定モードが設定される。例えば、測定装置４１３は、量子チップ４０に含まれる量子ビットの反射測定などを実行する。測定装置４１３は、中央制御装置４１２に測定結果を出力する。

【0081】

以上のように、本実施形態の量子コンピュータは、量子デバイス、希釈冷凍機、および制御装置を備える。量子デバイスは、量子チップおよびサンプルホルダを有する。量子チップは、基板、超伝導層、電極、および周期構造を備える。基板は、一般的な半導体と比べて電気抵抗の高い高抵抗半導体基板である。超伝導層は、基板の表面に形成される。電極は、基板の外縁に沿って、超伝導層の表面に形成される。周期構造は、基板の外縁に沿って、超伝導層の表面に形成される。量子デバイスには、量子チップが実装される。希釈冷凍機には、量子デバイスが格納される。制御装置は、量子デバイスに接続される。

【0082】

本実施形態の量子コンピュータは、基板の外縁に沿って超伝導層の表面に形成された周期構造を有する量子チップを含む量子デバイスを備える。周期構造は、電極に施されるワイヤーボンディングの目印となる。本実施形態によれば、周期構造の周期性を目印としてワイヤーボンディングされ、ボンディングワイヤーの密度の揺らぎが低減された量子デバイスを備えた量子コンピュータを提供できる。

【0083】

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係る量子チップについて図面を参照しながら説明する。本実施形態の量子チップは、第１～第２の実施形態に係る量子チップを簡略化した構成である。

【0084】

図１３は、本実施形態に係る量子チップ５０の構成の一例を示す概念図である。量子チップ５０は、基板５１、超伝導層５２、電極５３、および周期構造５３０を備える。基板５１は、一般的な半導体と比べて電気抵抗の高い高抵抗半導体基板である。超伝導層５２は、基板５１の表面に形成される。電極５３は、基板５１の外縁に沿って、超伝導層５２の表面に形成される。周期構造５３０は、基板５１の外縁に沿って、超伝導層５２の表面に形成される。

【0085】

本実施形態の量子チップは、基板の外縁に沿って超伝導層の表面に形成された周期構造を有する。周期構造は、電極に施されるワイヤーボンディングの目印となる。本実施形態によれば、周期構造の周期性を目印として作業することによって、ワイヤーボンディングの作業性が向上し、ボンディングワイヤーの密度の揺らぎを低減できる。

【0086】

以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

【符号の説明】

【0087】

４ 量子コンピュータ
１０、２０、３０、４０、５０ 量子チップ
１１、２１、３１、５１ 基板
１２、２２、３２、５２ 超伝導層
１３、２３、３３、５３ 電極
１５、２５、３５ ボンディングワイヤー
１６、２６、３６、４６ サンプルホルダ側基板
１７、２７、３７ 端子
１８、２８、３８ 信号線
１９、２９、３９ 量子回路
１００、３００、４００ 量子デバイス
１３０、２３０、３３０、５３０ 周期構造
１６０ サンプルホルダ
３８０ パターン
４１０ 制御装置
４１１ 入出力装置
４１２ 中央制御装置
４１３ 測定装置
４２０ 希釈冷凍機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】