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特開2025-3319量子ビットデバイス、量子ビットデバイスを製造するための方法、及びその方法のためのコンタクト層
(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】P2025003319
(43)【公開日】2025-01-09
(54)【発明の名称】量子ビットデバイス、量子ビットデバイスを製造するための方法、及びその方法のためのコンタクト層
(51)【国際特許分類】
H10N 60/12 20230101AFI20241226BHJP
H10N 60/83 20230101ALI20241226BHJP
G06N 10/40 20220101ALI20241226BHJP
G06F 7/38 20060101ALI20241226BHJP
【ＦＩ】
H10N60/12 A
H10N60/83
G06N10/40
G06F7/38 510
G06F7/38 610
【審査請求】有
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024077685
(22)【出願日】2024-05-13
(31)【優先権主張番号】23180640
(32)【優先日】2023-06-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(71)【出願人】
【識別番号】521124319
【氏名又は名称】テラ クアンタム アーゲー
【氏名又は名称原語表記】ＴＥＲＲＡ ＱＵＡＮＴＵＭ ＡＧ
(74)【代理人】
【識別番号】100109210
【弁理士】
【氏名又は名称】新居 広守
(72)【発明者】
【氏名】ブロスコ・ヴァレンティナ
(72)【発明者】
【氏名】ヴィノコール・ヴァレリー
(72)【発明者】
【氏名】ポッチャ・ニコラ
(72)【発明者】
【氏名】ヴール・ウリ
【テーマコード（参考）】
4M113
【Ｆターム（参考）】
4M113AA06
4M113AA16
4M113AA23
4M113AC45
4M113AD66
4M113BA14
4M113BA15
4M113CA12
4M113CA13
4M113CA16
4M113CA17
4M113CA31
4M113CA42
4M113CA44
(57)【要約】 （修正有）
【課題】量子ビットデバイスの製造方法及び量子ビットデバイスを製造するためのコンタクト層を提供する。
【解決手段】量子ビットデバイス１００は、第１、第２の香典導体材料を夫々含む第１、第２の超伝導体層１０２ａ、１０２ｂと、コンデンサ１３２と、第１、第２の相互接続部１０８ａ、１０８ｂと、を備える。第１の超伝導体材料は、共有結合した原子層１２６と、第１の超伝導体材料の共有結合した原子層に垂直な第１のｃ軸と、を有する第１の異方性層状材料である。第２の超伝導体層は、第１、第２の超伝導体材料の間にジョセフソン接合１２０を形成するために、第１の超伝導体層上に配置され、ジョセフソン接合において位置合わせされた第１、第２のｃ軸は、両方の超伝導体層と交差する。コンデンサは、第１、第２の電極１３０ａ、１３０ｂを備える。第１、第２の相互接続部は、夫々第１、第２の電極及び第１、第２の超伝導体層を電気的に接続する。
【選択図】図１
【解決手段】量子ビットデバイス１００は、第１、第２の香典導体材料を夫々含む第１、第２の超伝導体層１０２ａ、１０２ｂと、コンデンサ１３２と、第１、第２の相互接続部１０８ａ、１０８ｂと、を備える。第１の超伝導体材料は、共有結合した原子層１２６と、第１の超伝導体材料の共有結合した原子層に垂直な第１のｃ軸と、を有する第１の異方性層状材料である。第２の超伝導体層は、第１、第２の超伝導体材料の間にジョセフソン接合１２０を形成するために、第１の超伝導体層上に配置され、ジョセフソン接合において位置合わせされた第１、第２のｃ軸は、両方の超伝導体層と交差する。コンデンサは、第１、第２の電極１３０ａ、１３０ｂを備える。第１、第２の相互接続部は、夫々第１、第２の電極及び第１、第２の超伝導体層を電気的に接続する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
量子ビットデバイス（１００）であって、
第１の超伝導体材料を含む第１の超伝導体層（１０２ａ）であって、前記第１の超伝導体材料が、共有結合した原子層（１２６）と、前記第１の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）に垂直な第１のｃ軸と、を有する第１の異方性層状材料である、第１の超伝導体層（１０２ａ）と、
第２の超伝導体材料を含む第２の超伝導体層（１０２ｂ）であって、前記第２の超伝導体材料が、共有結合した原子層（１２６）と、前記第２の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）に垂直な第２のｃ軸と、を有する第２の異方性層状材料である、第２の超伝導体層（１０２ｂ）と
を備え、
前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）が、前記第１の超伝導体材料と前記第２の超伝導体材料との間にジョセフソン接合（１２０）を形成するために、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）上に配置され、
前記第１のｃ軸及び前記第２のｃ軸が、前記ジョセフソン接合（１２０）において互いに位置合わせされ、
前記ジョセフソン接合（１２０）において前記位置合わせされた第１及び第２のｃ軸が、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）と前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）との両方と交差し、
前記量子ビットデバイス（１００）が、
第１の電極（１３０ａ）と、第２の電極（１３０ｂ）と、を備えるコンデンサ（１３２）と、
前記第１の電極（１３０ａ）及び前記第１の超伝導体層（１０２ａ）を電気的に接続する第１の相互接続部（１０８ａ）と、
前記第２の電極（１３０ｂ）及び前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）を電気的に接続する第２の相互接続部（１０８ｂ）と
を更に備え、
前記コンデンサ（１３２）が、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）と前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）との両方の垂直位置を超える垂直位置に配置される、
量子ビットデバイス（１００）。
第１の超伝導体材料を含む第１の超伝導体層（１０２ａ）であって、前記第１の超伝導体材料が、共有結合した原子層（１２６）と、前記第１の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）に垂直な第１のｃ軸と、を有する第１の異方性層状材料である、第１の超伝導体層（１０２ａ）と、
第２の超伝導体材料を含む第２の超伝導体層（１０２ｂ）であって、前記第２の超伝導体材料が、共有結合した原子層（１２６）と、前記第２の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）に垂直な第２のｃ軸と、を有する第２の異方性層状材料である、第２の超伝導体層（１０２ｂ）と
を備え、
前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）が、前記第１の超伝導体材料と前記第２の超伝導体材料との間にジョセフソン接合（１２０）を形成するために、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）上に配置され、
前記第１のｃ軸及び前記第２のｃ軸が、前記ジョセフソン接合（１２０）において互いに位置合わせされ、
前記ジョセフソン接合（１２０）において前記位置合わせされた第１及び第２のｃ軸が、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）と前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）との両方と交差し、
前記量子ビットデバイス（１００）が、
第１の電極（１３０ａ）と、第２の電極（１３０ｂ）と、を備えるコンデンサ（１３２）と、
前記第１の電極（１３０ａ）及び前記第１の超伝導体層（１０２ａ）を電気的に接続する第１の相互接続部（１０８ａ）と、
前記第２の電極（１３０ｂ）及び前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）を電気的に接続する第２の相互接続部（１０８ｂ）と
を更に備え、
前記コンデンサ（１３２）が、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）と前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）との両方の垂直位置を超える垂直位置に配置される、
量子ビットデバイス（１００）。
【請求項2】
電気絶縁要素（１１４）を更に備え、
前記電気絶縁要素（１１４）が、前記コンデンサ（１３２）の前記垂直位置と、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）及び／又は前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）の前記垂直位置との間の垂直位置に配置され、並びに／あるいは、
前記電気絶縁要素（１１４）が、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）と前記第１の電極（１３０ａ）との間に配置され、並びに／あるいは、
前記電気絶縁要素（１１４）が、前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）と前記第２の電極（１３０ｂ）との間に配置され、並びに／あるいは、
前記第１の相互接続部（１０８ａ）の少なくとも一区画が、前記電気絶縁要素（１１４）内に配置され、並びに／あるいは、
前記第１の相互接続部（１０８ａ）が、前記電気絶縁要素（１１４）内に配置され、並びに／あるいは、
前記第２の相互接続部（１０８ｂ）の少なくとも一区画が、前記電気絶縁要素（１１４）内に配置され、並びに／あるいは、
前記第２の相互接続部（１０８ｂ）が、前記電気絶縁要素（１１４）内に配置され、並びに／あるいは、
前記第１の相互接続部（１０８ａ）及び／又は前記第２の相互接続部（１０８ｂ）が、前記電気絶縁要素（１１４）を通って、任意選択で、前記電気絶縁要素（１１４）の底面から前記電気絶縁要素（１１４）の上面まで延在し、並びに／あるいは、
前記電気絶縁要素（１１４）が、炭化ケイ素、窒化ケイ素、若しくはアモルファスシリコンを含むか、又は炭化ケイ素、窒化ケイ素、若しくはアモルファスシリコンから構成され、並びに／あるいは、
前記電気絶縁要素（１１４）の横方向の延長部が、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）の横方向の延長部、及び前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）の横方向の延長部を完全にカバーし、並びに／あるいは、
前記電気絶縁要素（１１４）が、垂直方向に沿った厚みが３００ｎｍ～６００ｎｍの範囲内である、
請求項１に記載の量子ビットデバイス（１００）。
前記電気絶縁要素（１１４）が、前記コンデンサ（１３２）の前記垂直位置と、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）及び／又は前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）の前記垂直位置との間の垂直位置に配置され、並びに／あるいは、
前記電気絶縁要素（１１４）が、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）と前記第１の電極（１３０ａ）との間に配置され、並びに／あるいは、
前記電気絶縁要素（１１４）が、前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）と前記第２の電極（１３０ｂ）との間に配置され、並びに／あるいは、
前記第１の相互接続部（１０８ａ）の少なくとも一区画が、前記電気絶縁要素（１１４）内に配置され、並びに／あるいは、
前記第１の相互接続部（１０８ａ）が、前記電気絶縁要素（１１４）内に配置され、並びに／あるいは、
前記第２の相互接続部（１０８ｂ）の少なくとも一区画が、前記電気絶縁要素（１１４）内に配置され、並びに／あるいは、
前記第２の相互接続部（１０８ｂ）が、前記電気絶縁要素（１１４）内に配置され、並びに／あるいは、
前記第１の相互接続部（１０８ａ）及び／又は前記第２の相互接続部（１０８ｂ）が、前記電気絶縁要素（１１４）を通って、任意選択で、前記電気絶縁要素（１１４）の底面から前記電気絶縁要素（１１４）の上面まで延在し、並びに／あるいは、
前記電気絶縁要素（１１４）が、炭化ケイ素、窒化ケイ素、若しくはアモルファスシリコンを含むか、又は炭化ケイ素、窒化ケイ素、若しくはアモルファスシリコンから構成され、並びに／あるいは、
前記電気絶縁要素（１１４）の横方向の延長部が、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）の横方向の延長部、及び前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）の横方向の延長部を完全にカバーし、並びに／あるいは、
前記電気絶縁要素（１１４）が、垂直方向に沿った厚みが３００ｎｍ～６００ｎｍの範囲内である、
請求項１に記載の量子ビットデバイス（１００）。
【請求項3】
水密、防湿、酸素密、及び／又は気密封止材など、前記ジョセフソン接合（１２０）の封止材を更に備え、前記封止材が、前記電気絶縁要素（１１４）と、任意選択で、前記ジョセフソン接合（１２０）が配置される基材（１４０）と、を備える、
請求項２に記載の量子ビットデバイス（１００）。
請求項２に記載の量子ビットデバイス（１００）。
【請求項4】
前記第１の超伝導体材料が、前記第１の超伝導体材料の共有結合した原子層（１２６）に平行な第１の配向（１１８ａ，６２０）を含み、前記第２の超伝導体材料が、前記第２の超伝導体材料の共有結合した原子層（１２６）に平行な第２の配向（１１８ｂ，６２２）を含み、前記ジョセフソン接合（１２０）において前記第１の超伝導体材料及び前記第２の超伝導体材料が、所定の角度に対応する、前記第１の配向（１１８ａ，６２０）と前記第２の配向（１１８ｂ，６２２）との間の角度（θ）で配置される、
請求項１又は２に記載の量子ビットデバイス（１００）。
請求項１又は２に記載の量子ビットデバイス（１００）。
【請求項5】
前記ジョセフソン接合（１２０）において前記第１の超伝導体材料及び前記第２の超伝導体材料が、前記第１の配向（１１８ａ，６２０）と前記第２の配向（１１８ｂ，６２２）との間の角度（θ）が３８～４４．９°の範囲内に配置され、並びに／あるいは、
前記第１のｃ軸が、前記第１の超伝導体材料の基本格子ベクトルに対応し、前記第２のｃ軸が、前記第２の超伝導体材料の基本格子ベクトルに対応し、並びに／あるいは、
前記第１の配向（１１８ａ，６２０）が、前記第１のｃ軸に垂直な第１の基本格子ベクトルに、特に、前記第１のｃ軸に垂直な前記第１の基本格子ベクトルの方向に、対応し、並びに／あるいは、
前記第２の配向（１１８ｂ，６２２）が、前記第２のｃ軸に垂直な第２の基本格子ベクトルに、特に、前記第１のｃ軸に垂直な前記第２の基本格子ベクトルの方向に、対応し、並びに／あるいは、
前記第１の超伝導体材料及び／又は前記第２の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）が、ファンデルワールスギャップ（１２８）によって分離され、並びに／あるいは、
前記第１の配向（１１８ａ，６２０）が、前記第１の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）に平行な前記第１の超伝導体材料の格子ベクトルに対応し、前記第２の配向（１１８ｂ，６２２）が、前記第２の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）に平行な前記第２の超伝導体材料の対応する格子ベクトルに対応し、任意選択で、前記第１の超伝導体材料及び前記第２の超伝導体材料が、同じ結晶構造及び／又は同じ結晶単位胞を有する、並びに／あるいは同じ超伝導体材料である、
請求項４に記載の量子ビットデバイス（１００）。
前記第１のｃ軸が、前記第１の超伝導体材料の基本格子ベクトルに対応し、前記第２のｃ軸が、前記第２の超伝導体材料の基本格子ベクトルに対応し、並びに／あるいは、
前記第１の配向（１１８ａ，６２０）が、前記第１のｃ軸に垂直な第１の基本格子ベクトルに、特に、前記第１のｃ軸に垂直な前記第１の基本格子ベクトルの方向に、対応し、並びに／あるいは、
前記第２の配向（１１８ｂ，６２２）が、前記第２のｃ軸に垂直な第２の基本格子ベクトルに、特に、前記第１のｃ軸に垂直な前記第２の基本格子ベクトルの方向に、対応し、並びに／あるいは、
前記第１の超伝導体材料及び／又は前記第２の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）が、ファンデルワールスギャップ（１２８）によって分離され、並びに／あるいは、
前記第１の配向（１１８ａ，６２０）が、前記第１の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）に平行な前記第１の超伝導体材料の格子ベクトルに対応し、前記第２の配向（１１８ｂ，６２２）が、前記第２の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）に平行な前記第２の超伝導体材料の対応する格子ベクトルに対応し、任意選択で、前記第１の超伝導体材料及び前記第２の超伝導体材料が、同じ結晶構造及び／又は同じ結晶単位胞を有する、並びに／あるいは同じ超伝導体材料である、
請求項４に記載の量子ビットデバイス（１００）。
【請求項6】
前記第１の超伝導体材料及び／又は前記第２の超伝導体材料が、特に、少なくとも４Ｋ、又は少なくとも８Ｋ、又は少なくとも１５Ｋ、又は少なくとも３０Ｋ、又は少なくとも５０Ｋ、又は少なくとも７０Ｋ、又は少なくとも７８Ｋの臨界温度を有する高温超伝導体材料であり、並びに／あるいは、
前記第１の超伝導体材料及び／又は前記第２の超伝導体材料が、タイプＩＩの超伝導体材料であり、並びに／あるいは、
前記第１の超伝導体材料及び／又は前記第２の超伝導体材料が、ｄ波超伝導体材料であり、並びに／あるいは、
前記第１の超伝導体材料及び／又は前記第２の超伝導体材料が、特に、少なくとも２０原子％又は少なくとも３０原子％までの酸素又はカルコゲナイドを含み、並びに／あるいは、
前記第１の超伝導体材料及び／又は前記第２の超伝導体材料が、特に、ｎ＝１、又は２、又は３、又は４である化学組成Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａｎ－１ＣｕｎＯ２ｎ＋４＋ｘを含む、
請求項１又は２に記載の量子ビットデバイス（１００）。
前記第１の超伝導体材料及び／又は前記第２の超伝導体材料が、タイプＩＩの超伝導体材料であり、並びに／あるいは、
前記第１の超伝導体材料及び／又は前記第２の超伝導体材料が、ｄ波超伝導体材料であり、並びに／あるいは、
前記第１の超伝導体材料及び／又は前記第２の超伝導体材料が、特に、少なくとも２０原子％又は少なくとも３０原子％までの酸素又はカルコゲナイドを含み、並びに／あるいは、
前記第１の超伝導体材料及び／又は前記第２の超伝導体材料が、特に、ｎ＝１、又は２、又は３、又は４である化学組成Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａｎ－１ＣｕｎＯ２ｎ＋４＋ｘを含む、
請求項１又は２に記載の量子ビットデバイス（１００）。
【請求項7】
マイクロ波共振器（１３８）を更に備え、
任意選択で、前記マイクロ波共振器（１３８）が、任意選択で、水平方向に沿って、前記コンデンサ（１３２）に容量結合され、並びに／あるいは、
任意選択で、前記マイクロ波共振器（１３８）が、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）と前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）との両方の前記垂直位置を超える垂直位置に配置され、並びに／あるいは、
任意選択で、前記マイクロ波共振器（１３８）が、低温超伝導体材料などの超伝導体材料を、又はＡｌ、Ｎｂ、ＮｂＮ、若しくはＴｉＮなどの元素若しくは窒化物超伝導体材料を、含むか、あるいは前記超伝導体材料又は前記元素若しくは窒化物超伝導体材料から、構成され、並びに／あるいは、
任意選択で、前記マイクロ波共振器（１３８）の共振周波数が、１ＧＨｚ～１５ＧＨｚの範囲内にある、
請求項１又は２に記載の量子ビットデバイス（１００）。
任意選択で、前記マイクロ波共振器（１３８）が、任意選択で、水平方向に沿って、前記コンデンサ（１３２）に容量結合され、並びに／あるいは、
任意選択で、前記マイクロ波共振器（１３８）が、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）と前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）との両方の前記垂直位置を超える垂直位置に配置され、並びに／あるいは、
任意選択で、前記マイクロ波共振器（１３８）が、低温超伝導体材料などの超伝導体材料を、又はＡｌ、Ｎｂ、ＮｂＮ、若しくはＴｉＮなどの元素若しくは窒化物超伝導体材料を、含むか、あるいは前記超伝導体材料又は前記元素若しくは窒化物超伝導体材料から、構成され、並びに／あるいは、
任意選択で、前記マイクロ波共振器（１３８）の共振周波数が、１ＧＨｚ～１５ＧＨｚの範囲内にある、
請求項１又は２に記載の量子ビットデバイス（１００）。
【請求項8】
前記第１の電極（１３０ａ）、及び／又は前記第２の電極（１３０ｂ）、及び／又は前記第１の相互接続部（１０８ａ）、及び／又は前記第２の相互接続部（１０８ｂ）が、低温超伝導体材料などの超伝導体材料を、又はＡｌ、Ｎｂ、ＮｂＮ、若しくはＴｉＮなどの元素若しくは窒化物超伝導体材料を、含むか、あるいは前記超伝導体材料又は前記元素若しくは窒化物超伝導体材料から、構成される、
請求項１又は２に記載の量子ビットデバイス（１００）。
請求項１又は２に記載の量子ビットデバイス（１００）。
【請求項9】
量子ビットデバイス（１００）を製造するための方法（４００）であって、前記方法が、
第１の超伝導体材料と第２の超伝導体材料との間にジョセフソン接合（１２０）を提供するステップ（４０２）と、
前記ジョセフソン接合（１２０）とは別のコンタクト層（１０４）を提供するステップ（４０４）であって、前記コンタクト層（１０４）が、
電気絶縁要素（１１４）と、
前記電気絶縁要素（１１４）を通って延在する第１の相互接続部（１０８ａ）と、
前記電気絶縁要素（１１４）を通って延在する第２の相互接続部（１０８ｂ）と
を備える、ステップ（４０４）と、
前記第１の相互接続部（１０８ａ）と前記第１の超伝導体材料との間に電気コンタクトを形成し、前記第２の相互接続部（１０８ｂ）と前記第２の超伝導体材料との間に電気コンタクトを形成するために、前記コンタクト層（１０４）を前記ジョセフソン接合（１２０）上に配置するステップ（４０６）とを含む、
方法。
第１の超伝導体材料と第２の超伝導体材料との間にジョセフソン接合（１２０）を提供するステップ（４０２）と、
前記ジョセフソン接合（１２０）とは別のコンタクト層（１０４）を提供するステップ（４０４）であって、前記コンタクト層（１０４）が、
電気絶縁要素（１１４）と、
前記電気絶縁要素（１１４）を通って延在する第１の相互接続部（１０８ａ）と、
前記電気絶縁要素（１１４）を通って延在する第２の相互接続部（１０８ｂ）と
を備える、ステップ（４０４）と、
前記第１の相互接続部（１０８ａ）と前記第１の超伝導体材料との間に電気コンタクトを形成し、前記第２の相互接続部（１０８ｂ）と前記第２の超伝導体材料との間に電気コンタクトを形成するために、前記コンタクト層（１０４）を前記ジョセフソン接合（１２０）上に配置するステップ（４０６）とを含む、
方法。
【請求項10】
前記コンタクト層（１０４）が前記ジョセフソン接合（１２０）上に配置されている間に、前記ジョセフソン接合（１２０）を第１の温度より低い温度に冷却するステップ、を更に含み、前記第１の温度が、０°Ｃ、又は２５０Ｋ、又は２３０Ｋ、又は２１０Ｋ、又は１９０Ｋ、又は１７０Ｋ、又は１５０Ｋ、又は１３０Ｋである、
請求項９に記載の方法。
請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記コンタクト層（１０４）を前記ジョセフソン接合（１２０）上に配置する前記ステップが、
転写デバイス（４１２）を前記コンタクト層（１０４）に取り付けるステップと、
前記転写デバイス（４１２）を前記コンタクト層（１０４）に取り付けるために、前記転写デバイス（４１２）を第２の温度より低い温度まで冷却するステップと
を含み、
前記転写デバイス（４１２）が、前記転写デバイス（４１２）の温度が前記第２の温度より低いときに強い接着をもたらし、前記転写デバイス（４１２）の前記温度が前記第２の温度より高いときに弱い接着をもたらすように適合され、並びに／あるいは、
前記転写デバイス（４１２）が、エラストマーを含むか、又は前記エラストマーから構成され、任意選択で、前記第２の温度が、前記エラストマーのガラス転移温度に対応し、及び／又は前記エラストマーが、ＰＴＦＥ若しくはＰＤＭＳであり、並びに／あるいは、
前記第２の温度が、前記第１の温度以下である、
請求項９又は１０に記載の方法。
転写デバイス（４１２）を前記コンタクト層（１０４）に取り付けるステップと、
前記転写デバイス（４１２）を前記コンタクト層（１０４）に取り付けるために、前記転写デバイス（４１２）を第２の温度より低い温度まで冷却するステップと
を含み、
前記転写デバイス（４１２）が、前記転写デバイス（４１２）の温度が前記第２の温度より低いときに強い接着をもたらし、前記転写デバイス（４１２）の前記温度が前記第２の温度より高いときに弱い接着をもたらすように適合され、並びに／あるいは、
前記転写デバイス（４１２）が、エラストマーを含むか、又は前記エラストマーから構成され、任意選択で、前記第２の温度が、前記エラストマーのガラス転移温度に対応し、及び／又は前記エラストマーが、ＰＴＦＥ若しくはＰＤＭＳであり、並びに／あるいは、
前記第２の温度が、前記第１の温度以下である、
請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項12】
前記コンタクト層（１０４）を前記ジョセフソン接合（１２０）上に配置する前記ステップが、前記転写デバイス（４１２）を前記コンタクト層（１０４）から解放するステップ、を含み、前記転写デバイス（４１２）を前記コンタクト層（１０４）から解放する前記ステップが、前記転写デバイス（４１２）を前記第２の温度と前記第１の温度との間の温度に加熱するステップ、を含む、
請求項１１に記載の方法。
請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記第１の超伝導体材料が、共有結合した原子層（１２６）と、前記第１の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）に垂直な第１のｃ軸と、を有する第１の異方性層状材料であり、
前記第２の超伝導体材料が、共有結合した原子層（１２６）と、前記第２の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）に垂直な第２のｃ軸と、を有する第２の異方性層状材料であり、
前記第１のｃ軸及び前記第２のｃ軸が前記ジョセフソン接合（１２０）において互いに位置合わせするように、並びに／あるいは前記ジョセフソン接合（１２０）において前記第１のｃ軸と前記第２のｃ軸との両方が前記第１の超伝導体材料と前記第２の超伝導体材料との両方と交差するように、前記ジョセフソン接合（１２０）が提供される、
請求項９又は１０に記載の方法。
前記第２の超伝導体材料が、共有結合した原子層（１２６）と、前記第２の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）に垂直な第２のｃ軸と、を有する第２の異方性層状材料であり、
前記第１のｃ軸及び前記第２のｃ軸が前記ジョセフソン接合（１２０）において互いに位置合わせするように、並びに／あるいは前記ジョセフソン接合（１２０）において前記第１のｃ軸と前記第２のｃ軸との両方が前記第１の超伝導体材料と前記第２の超伝導体材料との両方と交差するように、前記ジョセフソン接合（１２０）が提供される、
請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項14】
前記第１の超伝導体材料と前記第２の超伝導体材料との間に前記ジョセフソン接合（１２０）を提供する前記ステップが、
前記第１の異方性層状材料の第１の超伝導体層（１０２ａ）を基材（１４０）上に配置するステップと、
前記ジョセフソン接合（１２０）を生成するために、前記第２の異方性層状材料の第２の超伝導体層（１０２ｂ）を前記第１の超伝導体層（１０２ａ）上に配置するステップと、
任意選択で、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）及び前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）を配置する前記ステップの前に、
前記第１の超伝導体層（１０２ａ）を生成するために前記第１の異方性層状材料を開裂するステップ、及び任意選択で、前記第１の異方性層状材料を開裂するステップの間に、前記第１の温度より低い温度に前記第１の異方性層状材料を保つステップ、並びに／あるいは、
前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）を生成するために前記第２の異方性層状材料を開裂するステップ、及び任意選択で、前記第２の異方性層状材料を開裂するステップの間に、前記第１の温度より低い温度に前記第２の異方性層状材料を保つステップ、
を含み、
任意選択で、前記第１の異方性層状材料を開裂する前記ステップ、及び／又は前記第２の異方性層状材料を開裂する前記ステップ、及び／又は前記第１の超伝導体層（１０２ａ）を前記基材（１４０）上に配置する前記ステップ、及び／又は前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）を前記第１の超伝導体層（１０２ａ）上に配置する前記ステップが、エラストマーを含むか、又は前記エラストマーから構成される転写デバイス（４１２）を使用して実施される、
請求項１３に記載の方法。
前記第１の異方性層状材料の第１の超伝導体層（１０２ａ）を基材（１４０）上に配置するステップと、
前記ジョセフソン接合（１２０）を生成するために、前記第２の異方性層状材料の第２の超伝導体層（１０２ｂ）を前記第１の超伝導体層（１０２ａ）上に配置するステップと、
任意選択で、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）及び前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）を配置する前記ステップの前に、
前記第１の超伝導体層（１０２ａ）を生成するために前記第１の異方性層状材料を開裂するステップ、及び任意選択で、前記第１の異方性層状材料を開裂するステップの間に、前記第１の温度より低い温度に前記第１の異方性層状材料を保つステップ、並びに／あるいは、
前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）を生成するために前記第２の異方性層状材料を開裂するステップ、及び任意選択で、前記第２の異方性層状材料を開裂するステップの間に、前記第１の温度より低い温度に前記第２の異方性層状材料を保つステップ、
を含み、
任意選択で、前記第１の異方性層状材料を開裂する前記ステップ、及び／又は前記第２の異方性層状材料を開裂する前記ステップ、及び／又は前記第１の超伝導体層（１０２ａ）を前記基材（１４０）上に配置する前記ステップ、及び／又は前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）を前記第１の超伝導体層（１０２ａ）上に配置する前記ステップが、エラストマーを含むか、又は前記エラストマーから構成される転写デバイス（４１２）を使用して実施される、
請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
量子ビットデバイス（１００）を製造するためのコンタクト層（１０４）であって、前記コンタクト層（１０４）が、
電気絶縁要素（１１４）と、
前記電気絶縁要素（１１４）上に配置された第１の電極（１３０ａ）及び第２の電極（１３０ｂ）を備えるコンデンサ（１３２）と、
前記第１の電極（１３０ａ）に電気的に接続され、前記電気絶縁要素（１１４）を通って、前記電気絶縁要素（１１４）の底面から前記電気絶縁要素（１１４）の上面まで延在する、第１の相互接続部（１０８ａ）と、
前記第２の電極（１３０ｂ）に電気的に接続され、前記電気絶縁要素（１１４）を通って前記電気絶縁要素（１１４）の前記底面から前記電気絶縁要素（１１４）の前記上面まで延在する、第２の相互接続部（１０８ｂ）と
を備え、
前記第１の電極（１３０ａ）、前記第２の電極（１３０ｂ）、前記第１の相互接続部（１０８ａ）、及び前記第２の相互接続部（１０８ｂ）の各々が、それぞれの超伝導体材料を含む、
コンタクト層（１０４）。
電気絶縁要素（１１４）と、
前記電気絶縁要素（１１４）上に配置された第１の電極（１３０ａ）及び第２の電極（１３０ｂ）を備えるコンデンサ（１３２）と、
前記第１の電極（１３０ａ）に電気的に接続され、前記電気絶縁要素（１１４）を通って、前記電気絶縁要素（１１４）の底面から前記電気絶縁要素（１１４）の上面まで延在する、第１の相互接続部（１０８ａ）と、
前記第２の電極（１３０ｂ）に電気的に接続され、前記電気絶縁要素（１１４）を通って前記電気絶縁要素（１１４）の前記底面から前記電気絶縁要素（１１４）の前記上面まで延在する、第２の相互接続部（１０８ｂ）と
を備え、
前記第１の電極（１３０ａ）、前記第２の電極（１３０ｂ）、前記第１の相互接続部（１０８ａ）、及び前記第２の相互接続部（１０８ｂ）の各々が、それぞれの超伝導体材料を含む、
コンタクト層（１０４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ｄ波超伝導体などの高温超伝導体を用いる量子ビットデバイスに関し、特に、トランズモンタイプと同様の量子ビットデバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
現代のマイクロエレクトロニクス産業は、量子コンピューティングの基礎を提供する量子ビットの広範な使用に向かう傾向と共に急速な成長を経験している。量子コンピューティングは、超高速ファクタリング（ｓｕｐｅｒ－ｆａｓｔ ｆａｃｔｏｒｉｎｇ）の見込み及び量子動力学の効率的なシミュレーションの可能性のために、過去数年間にわたって大きな注目を集めてきた。量子ビットを実装するための様々な物理システムに基づく量子コンピュータには多くの異なるアーキテクチャがある。これらには、原子及びイオントラップ量子コンピューティング、超伝導電荷及び磁束量子ビット、核磁気共鳴、スピン及び電荷ベースの量子ドット、核スピン量子コンピューティング、並びに光量子コンピューティングが含まれる。これらのシステムはすべて、量子情報処理において独自の利点を有する。しかしながら、イオントラップ及び超伝導量子コンピューティングなどのいくつかの先駆者が現在存在し得るとしても、この時点で他のものより明確な優位性を有する物理的実装はないようである。
【0003】
従来の超伝導量子ビットデバイスは、Ａｌ又はＮｂなどの低温超伝導体材料間にジョセフソン接合を備える。量子ビットデバイスは、必要なパラメータに整合するように柔軟に設計することができる。その巨視的サイズは、強い結合を可能にし、ファストゲート（ｆａｓｔ ｇａｔｅ）及び測定をもたらす。トランズモン超伝導量子ビットは、量子技術の最も一般的なハードウェア実装であり、Ｇｏｏｇｌｅ又はＩＢＭによって開発されたものなどの従来の超伝導量子プロセッサで使用されている。トランズモンの主な欠点は、コンデンサ内の電界とのその結合であり、コヒーレンス時間が減少し、量子ビット間のクロストーク、つまり、計算の誤差を生じさせる。
【0004】
低温超伝導体材料間のジョセフソン接合を備えるそのような従来の超伝導体ベースの量子ビットのコヒーレンス時間は、１ミリ秒に近づいている。しかしながら、それらの高品質にもかかわらず、低温超伝導体に基づく量子ビットには固有の制限がある。例えば、これらの量子ビットは、その小さい超伝導ギャップなどの低温超伝導体の固有の超伝導特性、及び約１Ｋという極めて低い臨界温度のために、磁場の影響を強く受ける。
【0005】
高温超伝導体を使用する超伝導量子ビットは、これらの制限のいくつかを克服する可能性がある。しかしながら、高温超伝導体ジョセフソン接合を使用した量子ビットの実際の物理的実装は、Ａｌ又はＮｂなどの低温超伝導体とは異なり、これらの材料に関しては、リソグラフィ構造化又は堆積技術がこれまで利用可能ではないため、技術的に困難である。従来の量子ビットデバイスの製造に使用されるリソグラフィ構造化又は堆積技術が、高温超伝導体に適用されると、それらにより、その中に欠陥の著しい密度、及び高温超伝導体材料の分解を引き起こす。
【0006】
国際公開第２０２２／１９７４８２号明細書には、コンデンサの導電層がファンデルワールス材料から構成される、トランズモンタイプの量子ビットを記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】国際公開第２０２２／１９７４８２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記の技術的問題を考慮して、改良された量子ビットが必要とされている。この問題は、請求項１に記載の量子ビットデバイス、請求項９に記載の量子ビットデバイスを製造するための方法、及び請求項１５に記載の量子ビットデバイスを製造するためのコンタクト層によって解決される。従属請求項は、好ましい実施形態に関する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
第１の態様では、量子ビットデバイスは、第１の超伝導体層と、第２の超伝導体層と、コンデンサと、第１の相互接続部と、第２の相互接続部と、を備える。第１の超伝導体層は、第１の超伝導体材料を含む。第１の超伝導体材料は、共有結合した原子層と、第１の超伝導体材料の共有結合した原子層に垂直な第１のｃ軸と、を有する第１の異方性層状材料である。第２の超伝導体層は、第２の超伝導体材料を含む。第２の超伝導体材料は、共有結合した原子層と、第２の超伝導体材料の共有結合した原子層に垂直な第２のｃ軸と、を有する第２の異方性層状材料である。第２の超伝導体層は、第１の超伝導体材料と第２の超伝導体材料との間にジョセフソン接合を形成するために、第１の超伝導体層上に配置される。第１のｃ軸及び第２のｃ軸は、ジョセフソン接合において互いに位置合わせされる。ジョセフソン接合において位置合わせされた第１及び第２のｃ軸は、第１の超伝導体層と第２の超伝導体層との両方と交差する。コンデンサは、第１の電極と、第２の電極と、を備える。第１の相互接続部は、第１の電極及び第１の超伝導体層を電気的に接続する。第２の相互接続部は、第２の電極及び第２の超伝導体層を電気的に接続する。コンデンサは、第１の超伝導体層と第２の超伝導体層との両方の垂直位置を超える垂直位置に配置される。
【0010】
この構造は、コンデンサとは独立してジョセフソン接合を設計し、提供することを可能にし、その逆も可能にする。その結果、完全に最適化された量子ビットデバイスを提供する。低温超伝導体材料と比較して、異方性層状材料を含む超伝導体層は、製造中に（例えば、それらのサイズ又は形状に関して）変動する可能性がある。本明細書の量子ビットデバイスの利点は、超伝導体層（及び／又はそれぞれジョセフソン接合）の製造の変動がコンデンサの変動に変換されないことであり、逆に、それらを、コンデンサの調整された設計によって補償することができる。コンデンサは、従来のリソグラフィ構造化又は堆積技術を使用して製造することができ、高い構造精度を提供する。
【0011】
構造は、製造技術を実施すること、又は以下で詳細に説明するコンタクト層を設けること、のそれぞれの直接の結果である。結果として得られる構造、すなわち（第１及び第２の）超伝導体材料は、リソグラフィ構造化又は堆積技術を使用して製造される構造、又はその中の（臨界温度が高い）超伝導体材料よりも、それぞれ極めて低い欠陥密度を有する。
【0012】
ジョセフソン接合は、特に実施形態では、ファンデルワールスジョセフソン接合と呼ばれることがあり、第１及び／又は第２の超伝導体材料は、ファンデルワールス材料である。
【0013】
第１及び／又は第２の異方性層状材料は、接着テープを使用して開裂可能な材料などの開裂可能材料であってもよい。
【0014】
第１の超伝導体層は、第１の超伝導体材料から構成されてもよい。
【0015】
第２の超伝導体層は、第２の超伝導体材料から構成されてもよい。
【0016】
第１のｃ軸は、第１の超伝導体材料の固有の結晶軸を指してもよい。
【0017】
第２のｃ軸は、第２の超伝導体材料の固有の結晶軸を指してもよい。
【0018】
第１及び／又は第２の超伝導体材料は、層状原子構造及び／又は結晶構造を備えてもよい。第１の（及び／又は第２の）ｃ軸は、共有結合した層に、並びに／あるいは第１の（及び／又は第２の）超伝導体材料の層状原子構造及び／又は結晶構造のファンデルワールスギャップに、垂直であり得る。
【0019】
第１及び／又は第２の超伝導体材料は、ファンデルワールス材料であってもよい。異方性層状材料のいずれも、例えば単結晶形態の場合、原子スケールで、並びに／あるいはその電子的、光学的、及び／又は機械的特性に関して、等方性であってもよい。
【0020】
コンデンサは、ジョセフソン接合上に配置されてもよい。
【0021】
垂直線は、第１の超伝導体層と第１の電極との両方と交差してもよい。
【0022】
垂直線は、第２の超伝導体層と第２の電極との両方と交差してもよい。
【0023】
量子ビットデバイスは、電気絶縁要素を更に備えてもよい。
【0024】
電気絶縁要素は、コンデンサの垂直位置と、第１の超伝導体層及び／又は第２の超伝導体層の垂直位置と、の間の垂直位置に配置されてもよい。
【0025】
それぞれの電気絶縁要素は、第２の超伝導体層と第１の電極とが互いに電気的に絶縁されること、及び／又は第１の超伝導体層と第２の電極とが互いに電気的に絶縁されること、を確保する。更に、電気絶縁要素は、第１及び／又は第２の相互接続部のためのマトリックスを提供する。
【0026】
電気絶縁要素は、第１の超伝導体層と第２の電極との間に配置されてもよい。
【0027】
電気絶縁要素は、第２の超伝導体層と第１の電極との間に配置されてもよい。
【0028】
電気絶縁要素は、第１の超伝導体層と第１の電極との間に配置されてもよい。
【0029】
電気絶縁要素は、第２の超伝導体層と第２の電極との間に配置されてもよい。
【0030】
第１の相互接続部の少なくとも一区画は、電気絶縁要素内に配置されてもよい。
【0031】
第１の相互接続部は、電気絶縁要素内に配置されてもよい。
【0032】
第２の相互接続部の少なくとも一区画は、電気絶縁要素内に配置されてもよい。
【0033】
第２の相互接続部は、電気絶縁要素内に配置されてもよい。
【0034】
第１の相互接続部及び／又は第２の相互接続部は、電気絶縁要素を通って、任意選択で、その底面から、その上面まで延在してもよい。
【0035】
電気絶縁要素は、炭化ケイ素、窒化ケイ素、又はアモルファスシリコンを含むか、又はそれらから構成されてもよい。
【0036】
それぞれの材料は、十分な電気絶縁をもたらす。更に、それらは、十分に薄い層（例えば、６００ｎｍ以下）として提供されるとき、機械的に可撓性であり、これは、それぞれの量子ビットデバイスの製造に有益である。
【0037】
電気絶縁要素の横方向の延長部は、第１の超伝導体層の横方向の延長部、及び第２の超伝導体層の横方向の延長部を完全にカバーしてもよい。
【0038】
それぞれの実施形態では、電気絶縁要素はまた、第１の超伝導体層及び／又は第２の超伝導体層の機械的保護を提供し、並びにいくつかの実施形態では、例えば、水分に、又は酸素などの反応性ガスに、対する封止を提供する。
【0039】
電気絶縁要素は、３００ｎｍ～６００ｎｍの範囲内の垂直方向に沿った厚さを有してもよい。
【0040】
量子ビットデバイスは、水密、防湿、酸素密及び／又は気密封止材など、ジョセフソン接合の封止材を更に備えてもよく、その封止材は、電気絶縁要素と、任意選択で、ジョセフソン接合が配置される基材と、を備える。
【0041】
第１の超伝導体材料は、その共有結合した原子層に平行な第１の配向を含んでもよい。第２の超伝導体材料は、その共有結合した原子層に平行な第２の配向を含んでもよい。ジョセフソン接合において第１の超伝導体材料及び第２の超伝導体材料は、所定の角度に対応する第１の配向と第２の配向との間の角度で配置されてもよい。
【0042】
量子ビットデバイスのデバイスパラメータは、超伝導体材料の配向間の角度を使用して、特定のデバイス用途のニーズに合わせて調整してもよい。例えば、それぞれの角度を調整することによって、特に長いコヒーレンス時間を有する量子ビットデバイスを提供し得る。
【0043】
ジョセフソン接合において第１の超伝導体材料及び第２の超伝導体材料は、第１の配向と第２の配向との間の角度が３８～４４．９°の範囲内に配置されてもよい。
【0044】
それぞれの角度は、特に、ＢＳＣＣＯ（すなわち、Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａｎ－１ＣｕｎＯ２ｎ＋４＋ｘ）など、それらの水平基本格子ベクトル間で約９０°の角度を有する超伝導体材料について、量子ビットデバイスのコヒーレンス時間を最大化する。
【0045】
第１のｃ軸は、第１の超伝導体材料の基本格子ベクトルに対応してもよい。
【0046】
第２のｃ軸は、第２の超伝導体材料の基本格子ベクトルに対応してもよい。
【0047】
第１の配向は、第１のｃ軸に垂直な第１の基本格子ベクトルに、特に、第１のｃ軸に垂直な第１の基本格子ベクトルの方向に、対応してもよい。
【0048】
第２の配向は、第２のｃ軸に垂直な第２の基本格子ベクトルに、特に、第１のｃ軸に垂直な第２の基本格子ベクトルの方向に、対応してもよい。
【0049】
第１の超伝導体材料及び／又は第２の超伝導体材料の共有結合した原子層は、ファンデルワールスギャップによって分離されてもよい。
【0050】
第１の配向は、第１の超伝導体材料の共有結合した原子層に平行な第１の超伝導体材料の格子ベクトルに対応してもよく、第２の配向は、第２の超伝導体材料の共有結合した原子層に平行な第２の超伝導体材料の対応する格子ベクトルに対応してもよい。
【0051】
第１の配向は、それぞれの超伝導体材料のｄ波電子スペクトルにおけるノードの方向を指してもよい。
【0052】
第１の超伝導体材料及び第２の超伝導体材料は、同じ結晶構造、及び／又は同じ結晶単位胞を有してもよく、並びに／あるいは同じ超伝導体材料であってもよい。
【0053】
第１の超伝導体材料及び／又は第２の超伝導体材料は、特に、少なくとも４Ｋ、又は少なくとも８Ｋ、又は少なくとも１５Ｋ、又は少なくとも３０Ｋ、又は少なくとも５０Ｋ、又は少なくとも７０Ｋ、又は少なくとも７８Ｋの臨界温度を有する高温超伝導体材料であってもよい。
【0054】
第１の超伝導体材料及び／又は第２の超伝導体材料は、タイプＩＩの超伝導体材料であってもよい。
【0055】
第１の超伝導体材料及び／又は第２の超伝導体材料は、ｄ波超伝導体材料であってもよい。
【0056】
第１の超伝導体材料及び／又は第２の超伝導体材料は、特に少なくとも２０原子％又は少なくとも３０原子％までの酸素又はカルコゲナイドを含んでもよい。
【0057】
第１の超伝導体材料及び／又は第２の超伝導体材料は、特にｎ＝１、又は２、又は３、又は４である化学組成Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａｎ－１ＣｕｎＯ２ｎ＋４＋ｘを含んでもよい。
【0058】
ジョセフソン接合において第１の超伝導体材料と第２の超伝導体材料との間の距離は、少なくとも０．２ｎｍ、特に少なくとも０．２５ｎｍ、特に少なくとも０．３ｎｍ、特に少なくとも０．３５ｎｍ、特に少なくとも０．４ｎｍ、特に少なくとも０．４５ｎｍ、又は少なくとも０．５ｎｍであってもよい。
【0059】
ジョセフソン接合において第１の超伝導体材料と第２の超伝導体材料との間の距離は、最大で１０ｎｍ、特に最大で８ｎｍ、特に最大で６ｎｍ、特に最大で４ｎｍ、特に最大で３ｎｍ、特に最大で２ｎｍ、特に最大で１ｎｍであってもよい。
【0060】
スペーサ材料は、ジョセフソン接合において第１の超伝導体材料と第２の超伝導体材料との間に配置されてもよく、任意選択で、スペーサ材料は、異方性層状材料を含むか、又はそれから構成される。
【0061】
スペーサ材料は、ジョセフソン接合において超伝導体材料間の正しい距離を確保するために役立ち得る。
【0062】
ジョセフソン接合において第１の超伝導体材料と第２の超伝導体材料との間の重複領域の面積は、少なくとも０．１μｍ２、特に少なくとも０．３μｍ２、特に少なくとも０．５μｍ２、又は少なくとも１μｍ２であってもよい。
【0063】
ジョセフソン接合において第１の超伝導体材料と第２の超伝導体材料との重複領域の面積は、最大５０μｍ２、又は最大１μｍ２であってもよい。
【0064】
量子ビットデバイスは、マイクロ波共振器を更に備えてもよい。
【0065】
それぞれのマイクロ波共振器は、例えば、分散読み出しの形態で、量子ビットデバイスの読み出しを容易にする。
【0066】
マイクロ波共振器は、任意選択で、水平方向に沿って、コンデンサに容量結合されてもよい。
【0067】
マイクロ波共振器は、第１の超伝導体層と第２の超伝導体層との両方の垂直位置を超える垂直位置に配置されてもよい。
【0068】
それぞれの量子ビットデバイスを、数ステップで、したがって効率的で、経済的に製造し得るように、それぞれのマイクロ波共振器が、有益には、コンデンサと共に同じプロセスステップで製造され得る。
【0069】
マイクロ波共振器は、低温超伝導体材料などの超伝導体材料を、又はＡｌ、Ｎｂ、ＮｂＮ、若しくはＴｉＮなどの元素若しくは窒化物超伝導体材料を、含むか、又はそれらから構成されてもよい。
【0070】
材料のそれぞれの選択は、従来のリソグラフィ構造化又は堆積技術を使用してそれぞれの構成要素の製造を容易にし、したがって、製造中の構造精度を改善する。
【0071】
マイクロ波共振器の共振周波数は、１ＧＨｚ～１０ＧＨｚの範囲内であってもよい。
【0072】
コンデンサの容量は、４フェムトファラッド～５００フェムトファラッドの範囲内、又は４フェムトファラッド～４００フェムトファラッドの範囲内、又は７０フェムトファラッド～４００フェムトファラッドの範囲内であってもよい。
【0073】
第１の電極及び／又は第２の電極、並びに／あるいは第１の相互接続部及び／又は第２の相互接続部は、低温超伝導体材料などの超伝導体材料を、又はＡｌ、Ｎｂ、ＮｂＮ、若しくはＴｉＮなどの元素若しくは窒化物超伝導体材料を、含むか、又はそれらから構成されてもよい。
【0074】
第２の態様では、量子ビットデバイスを製造するための方法は、第１の超伝導体材料と第２の超伝導体材料との間にジョセフソン接合を提供することと、ジョセフソン接合とは別のコンタクト層を提供することと、を含む。コンタクト層は、電気絶縁要素と、第１の相互接続部と、第２の相互接続部と、を備える。第１の相互接続部は、電気絶縁要素を通って延在する。第２の相互接続部は、電気絶縁要素を通って延在する。本方法は、第１の相互接続部と第１の超伝導体材料との間に電気コンタクトを形成し、第２の相互接続部と第２の超伝導体材料との間に電気コンタクトを形成するために、コンタクト層をジョセフソン接合上に配置すること、を更に含む。
【0075】
この製造方法は、コンタクト層をジョセフソン接合とは別個に提供し、後のステップでその上に配置することによって、製造中のジョセフソン接合への、又は第１及び第２の超伝導体材料への、損傷を最小限に抑えることを確保する。
【0076】
ジョセフソン接合とは別個に提供されたコンタクト層は、電気絶縁要素上に配置されたコンデンサを備えてもよい。対応する実施形態では、上記コンデンサは、第１の電極と、第２の電極と、備えてもよく、第１の相互接続部は、第１の電極に電気的に接続されてもよく、及び／又は第２の相互接続部は、第２の電極に電気的に接続されてもよい。
【0077】
ジョセフソン接合とは別個に提供されるコンタクト層は、電気絶縁要素上に配置されたマイクロ波共振器を備えてもよく、任意選択で、マイクロ波共振器は、コンデンサに容量結合される。
【0078】
本方法は、コンタクト層がジョセフソン接合上に配置されている間に、ジョセフソン接合を第１の温度より低い温度まで冷却すること、を更に含んでもよく、第１の温度は、０°Ｃ、又は２５０Ｋ、又は２３０Ｋ、又は２１０Ｋ、又は１９０Ｋ、又は１７０Ｋ、又は１５０Ｋ、又は１３０Ｋである。
【0079】
冷却することは、製造中のジョセフソン接合への、又は第１及び第２の超伝導体材料への、それぞれの損傷を更に低減する。
【0080】
コンタクト層をジョセフソン接合上に配置することは、転写デバイスをコンタクト層に取り付けることと、転写デバイスをコンタクト層に取り付けるために、転写デバイスを第２の温度より低い温度まで冷却することと、を含んでもよい。転写デバイスは、転写デバイスの温度が第２の温度より低いときに強い接着をもたらし、転写デバイスの温度が第２の温度より高い、又は第２の温度を超える第３の温度より高いときに弱い接着をもたらす、ように適合されてもよい。
【0081】
それぞれの転写デバイスは、コンタクト層を低下させた製造温度（すなわち、第１の温度未満）で確実にピックアップして配置することを可能にする。
【0082】
転写デバイスは、エラストマーを含んでも、又はそれから構成されてもよい。
【0083】
第２の温度及び／又は第３の温度は、エラストマーのガラス転移温度を超えてもよい。
【0084】
第３の温度は、エラストマーのガラス転移温度に対応してもよい。
【0085】
エラストマーは、ＰＴＦＥ又はＰＤＭＳであってもよい。
【0086】
第２の温度は、第１の温度以下であってもよい。
【0087】
コンタクト層をジョセフソン接合上に配置することは、転写デバイスをコンタクト層から解放すること、を含んでもよく、転写デバイスをコンタクト層から解放することは、転写デバイスを第２の温度と第１の温度との間の温度に加熱すること、を含む。それぞれの温度は、第３の温度を超えてもよく、第３の温度は、第１の温度と第２の温度との両方を超える。
【0088】
第１の超伝導体材料は、共有結合した原子層と、第１の超伝導体材料の共有結合した原子層に垂直な第１のｃ軸と、を有する第１の異方性層状材料であってもよい。第２の超伝導体材料は、共有結合した原子層と、第２の超伝導体材料の共有結合した原子層に垂直な第２のｃ軸と、を有する第２の異方性層状材料であってもよい。
【0089】
それぞれの実施形態において、ジョセフソン接合は、第１のｃ軸及び第２のｃ軸がジョセフソン接合において互いに位置合わせするように提供されてもよく、並びに／あるいはジョセフソン接合において第１のｃ軸と第２のｃ軸との両方が第１の超伝導体材料と第２の超伝導体材料との両方と交差するように提供されてもよい。
【0090】
第１の超伝導体材料と第２の超伝導体材料との間にジョセフソン接合を提供することは、第１の異方性層状材料の第１の超伝導体層を基材上に配置することと、ジョセフソン接合を生成するために、第２の異方性層状材料の第２の超伝導体層を第１の超伝導体層上に配置することと、を含んでもよい。
【0091】
第１の超伝導体材料と第２の超伝導体材料との間にジョセフソン接合を提供することは、第１の超伝導体層及び第２の超伝導体層を配置することの前に、第１の超伝導体層を生成するために第１の異方性層状材料を開裂すること、及び／又は第２の超伝導体層を生成するために第２の異方性層状材料を開裂すること、並びに任意選択で、第１の異方性層状材料を開裂することの間に、第１の異方性層状材料を第１の温度より低い温度に保つこと、及び／又は第２の異方性層状材料を開裂することの間に、第２の異方性層状材料を第１の温度より低い温度に保つこと、を含んでもよい。
【0092】
第１の異方性層状材料を開裂すること、及び／又は第２の異方性層状材料を開裂すること、及び／又は第１の超伝導体層を基材上に配置すること、及び／又は第２の超伝導体層を第１の超伝導体層上に配置することは、エラストマーを含むか又はそれから構成される転写デバイスを使用して実施されてもよい。
【0093】
電気絶縁要素は、３００ｎｍ～６００ｎｍの厚さなど、機械的に可撓性であって十分に薄い厚さで提供されてもよい。
【0094】
第３の態様によれば、量子ビットデバイスを製造するためのコンタクト層は、電気絶縁要素と、コンデンサと、第１の相互接続部と、第２の相互接続部と、を備える。コンデンサは、電気絶縁要素上に配置された第１の電極及び第２の電極を備える。第１の相互接続部は、第１の電極に電気的に接続され、電気絶縁要素を通って、その底面から、その上面まで延在する。第２の相互接続部は、第２の電極に電気的に接続され、電気絶縁要素を通って、その底面から、その上面まで延在する。第１の電極、第２の電極、第１の相互接続部、及び第２の相互接続部の各々は、それぞれの超伝導体材料を含む。
【0095】
電気絶縁要素は、３００ｎｍ～６００ｎｍの厚さなど、機械的に可撓性であって十分に薄い厚さを備えてもよい。
【0096】
コンタクト層は、電気絶縁要素上に配置されたマイクロ波共振器を備えてもよく、任意選択で、マイクロ波共振器は、コンデンサに容量結合される。
【0097】
更なる態様によれば、量子ビットデバイスの状態を変化させるための方法は、第１のマイクロ波周波数を有する第１のマイクロ波を量子ビットデバイスに結合することであって、第１のマイクロ波周波数が、量子ビットデバイスの第３の励起状態と基底状態との間のエネルギー差に関連する、結合することと、第２のマイクロ波周波数を有する第２のマイクロ波を量子ビットデバイスに結合することであって、第２のマイクロ波周波数が、量子ビットデバイスの第３の励起状態と第２の励起状態との間のエネルギー差に関連する、結合することと、第３のマイクロ波周波数を有する第３のマイクロ波を量子ビットデバイスに結合することであって、第３のマイクロ波周波数が、量子ビットデバイスの第２の励起状態と第１の励起状態との間のエネルギー差に関連する、結合することと、を含む。
【0098】
本方法は、量子ビットデバイスの基底状態と第１の励起状態との間の遷移が極めて低い遷移確率を有する場合であっても、又は基底状態及び第１の励起状態が（ほぼ）縮退している場合であっても、量子ビットデバイスの状態を確実に変化させることを可能にする。
【0099】
一実施形態によれば、第１のマイクロ波周波数は、量子ビットデバイスの第３の励起状態と基底状態との間のエネルギー差に対し、例えば、少なくとも０．０１％、最大で５％不整合である。代替的に、又は追加的に、第２のマイクロ波周波数は、量子ビットデバイスの第３の励起状態と第２の励起状態との間のエネルギー差に対し、例えば少なくとも０．０１％、最大で５％不整合であり得る。代替的に、又は追加的に、第３のマイクロ波周波数は、量子ビットデバイスの第２の励起状態と第１の励起状態との間のエネルギー差に対し、例えば少なくとも０．０１％、最大で５％不整合であり得る。対応する実施形態では、第１のマイクロ波、第２のマイクロ波、及び第３のマイクロ波は、同時に量子ビットデバイスに結合されてもよい。
【0100】
別の実施形態によれば、本方法は、まず、第１のマイクロ波及び第３のマイクロ波を量子ビットデバイスに結合することと（任意選択で、第１のマイクロ波及び第３のマイクロ波は、πパルスとして量子ビットデバイスに結合されてもよい）、次いで、第２のマイクロ波を量子ビットデバイスに結合することと（任意選択で、第２のマイクロ波は、基底状態と第１の励起状態との間の所定の位相差に従って量子ビットデバイスに結合されてもよい）、次いで、第１のマイクロ波及び第３のマイクロ波を量子ビットデバイスに結合することと（任意選択で、第１のマイクロ波及び第３のマイクロ波は、πパルスとして量子ビットデバイスに結合されてもよい）、を含む。対応する実施形態では、第１のマイクロ波周波数は、量子ビットデバイスの第３の励起状態と基底状態との間のエネルギー差に、例えば０．０１％以内に、整合させてもよい。代替的に、又は追加的に、第２のマイクロ波周波数は、量子ビットデバイスの第３の励起状態と第２の励起状態との間のエネルギー差に、例えば０．０１％以内に、整合させてもよい。代替的に、又は追加的に、第３のマイクロ波周波数は、量子ビットデバイスの第２の励起状態と第１の励起状態との間のエネルギー差に、例えば０．０１％以内に、整合させてもよい。
【0101】
量子ビットデバイスは、上述の実施形態のいずれかによる量子ビットデバイスであってもよい。
【0102】
第１のマイクロ波周波数は、７ＧＨｚ～１５ＧＨｚの範囲内であってもよい。
【0103】
第２のマイクロ波周波数は、１ＧＨｚ～２ＧＨｚの範囲内であってもよい。
【0104】
第３のマイクロ波周波数は、６ＧＨｚ～１３ＧＨｚの範囲内であってもよい。
【0105】
本方法は、分散読み出しを使用して量子ビットの変化した状態を分析することを更に含んでもよい。
【0106】
第１、第２、及び／又は第３のマイクロ波を量子ビットデバイスに結合すること、並びに／あるいは分散読み出しは、上述のマイクロ波共振器を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0107】
本開示の技術及びそれに関連する利点は、添付の図面による典型的な実施形態の説明から好適に明らかになるであろう。
【図1】一実施形態による、量子ビットデバイスの断面図である。
【図2a】別の実施形態による、量子ビットデバイスの断面図である。
【図2b】別の実施形態による、量子ビットデバイスの断面図である。
【図2c】別の実施形態による、量子ビットデバイスの断面図である。
【図3】別の実施形態による、量子ビットデバイスの上面図である。
【図4a】別の実施形態による、量子ビットデバイスの斜視図である。
【図5a】ジョセフソン接合を形成するために第１の超伝導体層上に配置された第２の超伝導体層を示す斜視図である。
【図6】量子ビットデバイスを形成するための方法を示す図である。
【図7】コンタクト層を提供するためのプロセスステップを示す図である。
【図8】一実施形態による、コンタクト層の断面図である。
【図9】ジョセフソン接合を形成するために第２の超伝導体層を第１の超伝導体層上に配置するプロセスステップを示す図である。
【図10】一実施形態による、量子ビットデバイスの状態を変更するための方法を示す図である。
【図11】別の実施形態による、量子ビットデバイスの状態を変更するための方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0108】
図１は、第１の実施形態による、量子ビットデバイス１００の断面図である。
【0109】
量子ビットデバイス１００は、第１の超伝導体層１０２ａを備える。それは、ジョセフソン接合１２０を形成するために第１の超伝導体層１０２ａ上に配置された第２の超伝導体層１０２ｂを更に備える。
【0110】
第１の超伝導体層１０２ａ、及び第２の超伝導体層１０２ｂは、それぞれ超伝導体材料を含む。これらの超伝導体材料は、それぞれ、高温臨界超伝導体材料又はｄ波超伝導体材料に典型的であるように、異方性層状材料である。
【0111】
超伝導体層１０２ａ、１０２ｂの厚さは、通常、３０ｎｍ～９０ｎｍの範囲内である。
【0112】
クローズアップ１２４’は、異方性層状材料を示す。これは、領域１２４内の第２の超伝導体層１０２ｂの構造のクローズアップである。クローズアップ１２４’における共有結合した原子層１２６間の距離は、特定の超伝導体材料に応じて、１～５ｎｍに対応する。第２の超伝導体材料の共有結合した原子層１２６は、ファンデルワールスギャップ１２８によって互いに分離されている。軸ｃは、共有結合した原子層１２６に、又はファンデルワールスギャップ１２８に、それぞれ垂直である。
【0113】
クローズアップ１２４’には、第２の超伝導体層１０２ｂの第２の超伝導体材料の構造を示している。しかしながら、第１の超伝導体層１０２ａの第１の超伝導体材料は、共有結合した原子層１２６、及びファンデルワールスギャップ１２８を有する同様の構造を有する。
【0114】
それぞれの異方性層状超伝導体材料の例は、ＢＳＣＣＯ（すなわち、Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａｎ－１ＣｕｎＯ２ｎ＋４＋ｘ、ここで、ｎ＝２、３、４）などの銅酸塩、又は鉄系高温超伝導体（例えば、ＦｅＳｅ、カリウムドープＦｅＳｅ、ＦｅＳｅｘＴｅ１－ｘ）である。
【0115】
また、第１及び第２の超伝導体層１０２ａ、１０２ｂ上、すなわち第１及び第２の超伝導体層１０２ａ、１０２ｂのそれぞれの位置を超える垂直方向ｚに沿った位置に、コンデンサ１３２が配置される。
【0116】
コンデンサ１３２は、互いに近接して配置された２つの電極１３０ａ、１３０ｂを備える。
【0117】
図示の実施形態では、電極１３０ａ、１３０ｂは、水平に、すなわち電極１３０ａ、１３０ｂ間の最小間隔で結合され、電極１３０ａ、１３０ｂの少なくとも一方又は各々の表面法線は、水平であり、電極１３０ａ、１３０ｂの他方を向いている。他の実施形態（例えば、図２ａ）では、電極１３０ａ、１３０ｂは、垂直に結合される。
【0118】
第１の相互接続部１０８ａは、第１の超伝導体層１０２ａ及び第１の電極１３０ａを電気的に接続する。
【0119】
第２の相互接続部１０８ｂは、第２の超伝導体層１０２ｂ及び第２の電極１３０ｂを電気的に接続する。
【0120】
好ましくは、電極１３０ａ、１３０ｂ及び相互接続部１０８ａ、１０８ｂは、低温臨界超伝導体材料（例えば、Ａｌ、Ｎｂ、ＴｉＮなどの元素超伝導体又はそれらの窒化物）の、又は高温臨界超伝導体材料（例えば、上述の異方性層状超伝導体材料）の、いずれかのそれぞれの超伝導体材料で構成される。低温臨界超伝導体材料から作られた電極１３０ａ、１３０ｂ及び相互接続部１０８ａ、１０８ｂは、高精度の製造を容易にする。
【0121】
【0122】
しかしながら、図２ａの実施形態では、電極１３０ａ、１３０ｂは、垂直に結合されており、すなわち、電極１３０ａ、１３０ｂがそれらの最小分離を示す場合、電極１３０ａ、１３０ｂの少なくとも一方又は各々の表面法線は、垂直であり、電極１３０ａ、１３０ｂの他方を向いている。
【0123】
【0124】
【0125】
その結果、図１の相互接続部１０８ａ、１０８ｂは短くなり、これは一部の用途で有益である。一方、図２ａの電極１３０ａ、１３０ｂを、超伝導体層１０２ａ、１０２ｂとは独立してデバイス構成内に配置することができ、設計の柔軟性が向上し、一部の用途で有益である。
【0126】
【0127】
図２ｃの実施形態では、電気絶縁要素１１４が、超伝導体層１０２ａ、１０２ｂと、電極１３０ａ、１３０ｂとの間に配置されている。
【0128】
特に、電気絶縁要素１１４は、超伝導体層１０２ｂからの電極１３０ａの、及び超伝導体層１０２ａからの電極１３０ｂの、電気絶縁を確保する。
【0129】
電気絶縁要素１１４は、シリコン、又は窒化物、炭化物、若しくは酸化物材料で構成される。より具体的には、それを、炭化ケイ素、窒化ケイ素、又はアモルファスシリコンから作製することができる。
【0130】
電気絶縁要素１１４は、いくつかの実施形態では、特に、後述（図６）する基材１４０と組み合わせて、超伝導体層１０２ａ、１０２ｂをキャップ又は封止するために使用される。そのような実施形態では、電気絶縁要素１１４及び基材１４０は共に、超伝導体層１０２ａ、１０２ｂ（電気絶縁要素１１４と基材１４０との間に配置される）を水密又は防湿又は気密に囲む。
【0131】
更に、図２ｃの実施形態では、スペーサ材料１１６が、第１及び第２の超伝導体層１０２ａ、１０２ｂの間に提供される。スペーサ材料１１６は、ジョセフソン接合１２０を形成するために、超伝導体層１０２ａ、１０２ｂ間の適切な距離を確保する。いくつかの実施形態では、スペーサ材料１１６は、六方晶窒化ホウ素などの異方性層状材料で構成される。スペーサ材料を、他の実施形態のいずれかによる量子ビットデバイス１００に提供しても差し支えない。
【0132】
図３は、いくつかの実施形態による、量子ビットデバイス１００の上面図を示している。
【0133】
ライン１３４に沿った垂直（ｘ－ｚ）断面において、図３の量子ビットデバイス１００は、図１又は図２ｃの実施形態と同様である。言い換えると、図３は、いくつかの実施形態による、図１又は図２ｃの量子ビットデバイス１００の上面図を示している。
【0134】
図３は、水平なｘ、ｙ平面におけるコンデンサ１３２の特定の形状を示している。代替的な形状が可能である。しかしながら、７０～４００フェムトファラッドの範囲内のコンデンサ１３２の容量が有益であることが判明している。
【0135】
結果として生じる容量エネルギーＥＣ＝ｅ２／２Ｃ（ここで、ｅは電子電荷である）は、ジョセフソン接合１２０の典型的なジョセフソンエネルギーＥＪよりも１００倍以上小さい。
【0136】
図３には、領域１３６を示している。
【0137】
図４ａ、図４ｂは、別の実施形態による、量子ビットデバイス１００を示している。図４ａは、斜視図である。ここで、領域１３６は、図３の領域１３６に対応する。図４ｂは、断面図であり、より具体的には、図３に示すライン１３４による、図３、図４ａの領域１３６の垂直（ｘ－ｚ）断面を示している。
【0138】
【0139】
マイクロ波共振器１３８の共振周波数は、１～１５ＧＨｚの範囲内である。
【0140】
マイクロ波共振器１３８は、量子ビットデバイス１００の分散読み出しに適している。
【0141】
コンデンサ１３２及びマイクロ波共振器１３８は、４０～８０ｎｍの範囲の厚さを有する。
【0142】
量子ビットデバイス１００又は電気絶縁要素１１４の全体サイズ（水平方向に沿った長さ及び／又は幅）はそれぞれ、０．５～１ｍｍの範囲内である。
【0143】
図５ａ、図５ｂは、ジョセフソン接合１２０を形成するために、第１の超伝導体層１０２ａ上に配置された第２の超伝導体層１０２ｂを詳細に示している。図５ａは、超伝導体層１０２ａ，１０２ｂ及びジョセフソン接合１２０の斜視図であり、図５ｂは、上面図である。図５ａ、図５ｂの超伝導体層１０２ａ、１０２ｂ及びジョセフソン接合１２０の詳細な説明は、上述した様々な実施形態のいずれかによる、量子ビットデバイス１００の超伝導体層１０２ａ、１０２ｂ及びジョセフソン接合１２０にも適用される。
【0144】
第１の超伝導体層１０２ａ及び第２の超伝導体層１０２ｂは、領域１１０において重複している。言い換えると、領域１１０は、（すなわち、超伝導体層１０２ａ、１０２ｂの）重複領域１１０を形成する。より具体的には、重複領域１１０において、第１の超伝導体層１０２ａの第１の表面１０６ａの第１の区画１１２ａは、第２の超伝導体層１０２ｂの第２の表面１０６ｂの第２の区画１１２ｂと対向し、その逆も同様である。
【0145】
超伝導体層１０２ａ、１０２ｂは、距離ｄだけ、具体的には重複領域１１０において離隔している。
【0146】
第１の超伝導体材料、すなわち第１の超伝導体層１０２ａの超伝導体材料は、第１の配向１１８ａを有する。図５ａ、図５ｂにおいて、第１の配向１１８ａは、水平面内で矢印１１８ａによって表している。言い換えると、第１の配向１１８ａは、第１の表面１０６ａの第１の区画１１２ａと平行である。
【0147】
第２の超伝導体材料、すなわち、第２の超伝導体層１０２ｂの超伝導体材料は、対応する第２の配向１１８ｂを有する。
【0148】
配向１１８ａ、１１８ｂを、以下の基準のいずれか又は任意の組合せによって画定することができる。
【0149】
第１の定義によれば、配向１１８ａ、１１８ｂは、それぞれの面内基本格子ベクトルなど、第１／第２の超伝導体材料の基本格子ベクトルに、又はそれぞれの（第１／第２）超伝導体材料の基本格子ベクトルの水平面への投影に、又は第１の表面１０６ａへの投影に、又は第２の表面１０６ｂへの投影に、それぞれ対応する。
【0150】
あるいは、配向１１８ａ、１１８ｂは、第１／第２の超伝導体材料の結晶ファセットによって画定される。
【0151】
配向１１８ａ、１１８ｂは、代替的に、第１／第２の超伝導体材料の逆格子ベクトルによって、すなわち、面内逆格子ベクトルによって、あるいは逆格子ベクトルの水平面上への投影、又は第１の表面１０６ａ上への投影、又は第２の表面１０６ｂ上への投影によって、それぞれ画定される。
【0152】
代替的に、配向１１８ａ、１１８ｂは、電子軌道１１４ａ、１１４ｂによって、又は第１／第２の超伝導体材料のブロッホ状態の結晶運動量によって、画定される。いくつかの実施形態によれば、第１／第２の超伝導体材料はそれぞれ、ｄ波超伝導体、又はｄ波超伝導ギャップを有する超伝導体である。この場合、配向１１８ａ、１１８ｂは、ｄ波電子スペクトル、特に、ｄ波節点電子スペクトル１１４ａに関連付けられてもよい。
【0153】
第１の配向１１８ａ及び第２の配向１１８ｂは、所定の角度に応じて角度θで配置される。
【0154】
特に、角度θが３８～４４．９°の範囲内では、単一クーパー対トンネリングＥＪ、すなわち、ジョセフソンエネルギーＥＪが抑制される。発明者らは、ＢＳＣＣＯ、より具体的にはＢｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８＋ｘに関するシミュレーションを使用して、抑制されたジョセフソンエネルギーＥＪの発見を検証した。軸ｃに垂直な基本格子ベクトル間の角度が約９０°の他のｄ波超伝導体（又はそれぞれ高臨界温度超伝導体、又はそれぞれ異方性層状超伝導体材料を含む超伝導体）についても同様に予想される。
【0155】
ジョセフソンエネルギーは、ＥＪ＝ＩｃΦ０／２πとしてジョセフソン接合の臨界電流Ｉｃに直接関係し、ここで、Φ０＝ｈ／２ｅはフラックス量子である。
【0156】
この状況では、２つのクーパー対トンネリングは依然として可能であり、２つのクーパー対トンネリングエネルギーＥｋは、ジョセフソンエネルギーＥＪと同様である。２つのクーパー対トンネリング項は、Ｅκｃｏｓ（２φ）と書くことができ、ダブルウェルポテンシャルを形成する。好ましい実施形態では、対応する２つの最低エネルギー固有状態は、量子ビットデバイスの二準位系を提供するために使用される。二準位のそれぞれの固有状態間のエネルギー差は小さく、すなわち、最大２ＧＨｚ、いくつかの実施形態では最大１ＧＨｚのエネルギー／周波数差内である。したがって、それぞれの固有状態は、準縮退と呼ばれる。
【0157】
縮退は、量子ビットデバイス間の（すなわち、それぞれの二準位系の量子力学的状態間で）誘電損失及びクロストークが劇的に低減される状況と連動しており、したがってその状況を示す。これらの誘電損失及びクロストークは、従来のトランズモン量子ビットの主な制限である。したがって、記載した量子ビットデバイスの緩和時間は、例えば、トランズモンタイプの従来の量子ビットデバイスにおける緩和時間と比較して大幅に改善される。本発明者らが実施したシミュレーションによれば、改善は、１０．０００倍に達し、コヒーレンス時間は最大１秒になる。
【0158】
図６は、量子ビットデバイス１００を製造するための方法４００を示している。
【0159】
ステップ４０２において、第１の超伝導体材料と第２の超伝導体材料との間のジョセフソン接合１２０を提供する。
【0160】
ステップ４０４において、コンタクト層１０４を、ジョセフソン接合１２０とは別個に提供する。
【0161】
コンタクト層１０４は、電気絶縁要素１１４と、第１の相互接続部１０８ａと、第２の相互接続部１０８ｂと、を備える。第１の相互接続部１０８ａは、電気絶縁要素１１４を通って延在する。第２の相互接続部１０８ｂは、電気絶縁要素１１４を通って延在する。
【0162】
いくつかの実施形態（図示せず）では、コンタクト層１０４には、電気絶縁要素１１４上に配置された第１の電極１３０ａ及び第２の電極１３０ｂを備えるコンデンサ１３２など、その上に配置される追加の任意選択の電気要素を、又は電気絶縁要素１１４上に配置されるマイクロ波共振器１３８を、提供する。コンデンサ１３２を有するいくつかの実施形態では、第１の相互接続部１０８ａは、第１の電極１３０ａに接続され、第２の相互接続部１０８ｂは、第２の電極１３０ｂに電気的に接続される。
【0163】
ステップ４０６において、第１の相互接続部１０８ａと第１の超伝導体材料との間に電気コンタクトを形成し、第２の相互接続部１０８ｂと第２の超伝導体材料との間に電気コンタクトを形成するために、コンタクト層１０４は、ジョセフソン接合１２０上に配置される。
【0164】
いくつかの実施形態では、ステップ４０２において、基材１４０が提供される。
【0165】
いくつかの実施形態では、ステップ４０２で、第１（及び／又は第２）の超伝導体材料は、第１（及び／又は第２）の超伝導体層１０２ａ（１０２ｂ）の形態で基材上に配置される。この目的のために、例えば、図９の文脈で詳細に説明するように、予め準備した第１（及び／又は第２）の超伝導体層１０２ａ（１０２ｂ）が基材１４０上に転写される。代替的に、第１（又は第２）の超伝導体材料は、気相から、又は化学気相成長法若しくは分子線エピタキシ法などの真空堆積技術を使用して、基材１４０上に（例えば、反応的に）堆積されてもよい。
【0166】
いくつかの実施形態では、ステップ４０６において、コンタクト層１０４は、－８５°Ｃ未満の温度（言い換えると、－８５°Ｃの第２の温度未満）まで液体窒素で冷却され、その低温にある間にジョセフソン接合１２０上に配置される。この目的のために、コンタクト層１０４は、転写デバイス４１２として機能するＰＤＭＳスタンプ４１２上に配置される。コンタクト層１０４及び転写デバイス４１２は、第２の温度未満に冷却４０６される。第２の温度未満では、ＰＤＭＳスタンプ４１２はコンタクト層１０４に強い接着をもたらす。
【0167】
次いで、配置されたＰＤＭＳスタンプ４１２及びコンタクト層１０４は、基材１４０及びその上のジョセフソン接合１２０上に配置され、それらと物理的に接触する。これにより、コンタクト層１０４は、ジョセフソン接合１２０上に配置４０６される。
【0168】
任意の追加のステップでは、ＰＤＭＳスタンプ４１２は、コンタクト層１０４から除去される。この目的のために、ＰＤＭＳスタンプ４１２は、第２の温度より高い温度、好ましくは－３０°Ｃ未満の温度に加熱される。言い換えると、ＰＤＭＳスタンプ４１２は、第２の温度より高く、好ましくは－３０°Ｃの第３の温度より高く加熱される。これにより、ＰＤＭＳスタンプ４１２の接着が低下する。その結果、ジョセフソン接合１２０の上に配置されたコンタクト層１０４を残して、ＰＤＭＳスタンプを除去し得る。
【0169】
第１の層１０２ａへの熱損傷を回避するために、その上にコンタクト層１０４が配置される間、第１の層１０２ａの温度は、０°Ｃ（第１の温度）未満に保たれる。これは、ＰＤＭＳスタンプ４１２が基材１４０及び／又はジョセフソン接合１２０と接触している間、ＰＤＭＳスタンプ４１２の温度を第１の温度未満に保つことによって達成される。
【0170】
高温でのＰＤＭＳスタンプ４１２の接着性の低下（－８５°Ｃの第２の温度と比較して）は、約－１００°Ｃのガラス転移温度を有するＰＤＭＳの非晶質分子構造に関連する。その結果、第３の温度は、ＰＤＭＳのガラス転移温度より高い。第２の温度は、少なくともＰＤＭＳのガラス転移温度に相当する。ガラス転移温度を超える温度では、弾性ポリマーの接着は、温度の上昇と共に低下する。言い換えると、そのガラス転移温度が第２の温度（及び第３の温度）を下回る限り、ＰＤＭＳの代わりに、代替材料、特に弾性ポリマーを転写デバイス４１２に使用してもよい。
【0171】
図７は、一実施形態による、ジョセフソン接合１２０とは別個にコンタクト層１０４を提供するステップ４０４の詳細を示している。
【0172】
図示の実施形態によれば、電気絶縁要素１１４は、絶縁材料の層１１４を基材１４０から離れた第２の基材５００上に堆積させることによって提供される。
【0173】
開口部５０８は、電気絶縁要素１１４を通ってエッチングされる。
【0174】
メタライゼーション層５１０が、開口部５０８上、及びその中に堆積される。これにより、相互接続部１０８ａ、１０８ｂが、開口部５０８を介して電気絶縁要素１１４の底面に達するまで形成される。
【0175】
いくつかの実施形態（図示せず）によれば、メタライゼーション層５１０はまた、コンデンサ１３２、又はそれぞれ第１及び第２の電極１３０ａ、１３０ｂ、並びに／あるいはマイクロ波共振器１３８など、電気絶縁要素１１４上に追加の電気構成要素を形成するために使用される。
【0176】
次に、トレンチ５１４が、電気絶縁要素１１４内に形成される。トレンチ５１４はそれぞれ、電気絶縁要素１１４の底面まで達しているか、電気絶縁要素１１４を貫通している。トレンチ５１４は、アンカーポイント（テザー）として機能する電気絶縁要素１１４の絶縁材料の区画によって横方向に中断される。
【0177】
次いで、（トレンチ５１４よりも）深いトレンチ５１８が、第２の基材５００に、及び／又は第２の基材５００と電気絶縁要素１１４との間の任意の犠牲層（図示せず）に、達するように形成される。言い換えると、別個の犠牲層が存在しない場合、第２の基材５００の（上部の）犠牲部分が、犠牲層として機能する。
【0178】
次いで、等方性エッチングを実施して、深いトレンチ５１８内の側方領域内で、電気絶縁要素１１４の下の第２の基材５００の犠牲層及び／又は犠牲部分を除去する。その結果、結果として得られたコンタクト層１０４は、第２の基材５００に対して自立している。結果として得られたコンタクト層１０４は、電気絶縁要素１１４が十分に薄い限り、機械的に可撓性である。３００～６００ｎｍの範囲内の電気絶縁要素１１４の厚さは、この目的のために有益であることが判明している。
【0179】
等方性エッチングの前又は後に、ＰＤＭＳスタンプ４１２は、開口部５０８（この時点でメタライゼーション層５１０で完全に充填されてもよい）を有する電気絶縁要素１１４に取り付けられる（転写される）。ＰＤＭＳスタンプ４１２は、第２の温度より低い温度まで冷却され、その冷却は、開口部５０８を有する電気絶縁要素１１４上にＰＤＭＳスタンプ４１２を転写する前又は後に実施されてもよい。
【0180】
冷却されたＰＤＭＳスタンプ４１２は、冷却されつつ、第２の基材５００から除去される。第２の温度未満に冷却されたＰＤＭＳは、強い接着をもたらす。その結果、第２の基材５００からＰＤＭＳスタンプ４１２を除去すると、コンタクト層１０４がＰＤＭＳスタンプ４１２に強く接着するので、コンタクト層１０４が第２の基材５００から持ち上がる。
【0181】
その結果、コンタクト層１０４は、図７の最後のパネルに示すように、ＰＤＭＳスタンプ４１２上に配置されたままであり、基材５００から分離される。
【0182】
任意選択で、コンタクト層１０４は、例えば、エッチング、イオンミリングなどの湿式及び／又は乾式洗浄ステップを使用して、その底面（ＰＤＭＳスタンプ４１２と反対の面）が洗浄される。適用される場合、洗浄ステップは、基材１４０上にコンタクト層１０４を配置する直前に実施されることが好ましい。
【0183】
【0184】
図８のコンタクト層１０４は、任意選択のコンデンサ１３２を用いて、及び任意選択のマイクロ波共振器１３８を用いて形成される。コンタクト層１０４の上面図は、図３の上面図（ただし、ジョセフソン接合１２０並びに第１及び第２の超伝導体層１０２ａ、１０２ｂなし）に対応し、コンタクト層１０４の斜視図は、図４の斜視図に対応する。
【0185】
代替的な実施形態（図示せず、図７の文脈における説明を参照されたい）では、コンタクト層１０４は、コンデンサ１３２なしで、及び／又はマイクロ波共振器１３８なしで形成される。
【0186】
図９は、一実施形態による、第１の超伝導体材料と第２の超伝導体材料との間にジョセフソン接合１２０を提供するためのプロセスステップ４０２を示している。
【0187】
この方法は、任意選択で、図６の方法において、そのプロセスステップ４０２を拡張又は置換するために適用される。
【0188】
ステップ６０２において、超伝導体材料が、基材１４０上に超伝導体層１０２ａの形態で提供される。超伝導体材料は、異方性層状材料である。
【0189】
超伝導体層１０２ａの異方性層状材料は、結晶配向６２０を有する。結晶配向６２０は、図１の文脈で説明したように、共有結合した原子層１２６に、又はファンデルワールスギャップ１２８に、それぞれ平行な方向に対応する。例えば、結晶配向６２０は、それぞれ、共有結合した原子層１２６に平行な、又はファンデルワールスギャップ１２８に平行な、基本格子ベクトルに対応し、あるいは、それぞれ、共有結合原子層１２６上への、又はファンデルワールスギャップ１２８上への、異方性層状材料の基本格子ベクトルの投影に対応する。
【0190】
ステップ６０４において、図７のＰＤＭＳスタンプ４１２の電気絶縁要素１１４への取り付けの説明と同様に、ＰＤＭＳスタンプ４１２の形態で転写デバイス４１２は、超伝導体層１０２ａ及び基材１４０に取り付けられる（転写される）。
【0191】
ＰＤＭＳスタンプ４１２は、上述の第２の温度未満の温度に冷却され、その冷却は、ＰＤＭＳスタンプ４１２を超伝導体層１０２ａ及び基材１４０上に転写する前又は後に実施されてもよい。
【0192】
ステップ６０６において、冷却されたＰＤＭＳスタンプ４１２は、冷却されつつ、基材１４０から除去される。第２の温度未満に冷却されたＰＤＭＳは、強い接着をもたらす。その結果、ＰＤＭＳスタンプ４１２が基材１４０から除去されると、超伝導体層１０２ａの一部分がＰＤＭＳスタンプ４１２に接着する。超伝導体層１０２ａの他の部分は、基材１４０上に残される。言い換えると、超伝導体層１０２ａを開裂する。
【0193】
異方性層状材料、したがって超伝導体層１０２ａの開裂は、異方性層状材料の共有結合した原子層１２６間のファンデルワールスギャップ１２８に沿って通常起こる。その結果、開裂によって新たに調製された超伝導体層１０２ａ、１０２ｂの表面は、共有結合した原子層１２６に、及び／又は層状材料の結晶面に、それぞれ平行である。
【0194】
ステップ６０８において、基材１４０上に残された超伝導体層１０２ａの部分は、第１の超伝導体層１０２ａを形成する。以下では、この残された超伝導体層１０２ａのみを第１の超伝導体層１０２ａと称する。
【0195】
ＰＤＭＳスタンプ４１２に接着した超伝導体層１０２ａの部分は、第２の超伝導体層１０２ｂを形成する。図示の実施形態によれば、第２の超伝導体層１０２ｂは、第１の超伝導体層１０２ａと同じ材料からなる。しかしながら、ステップ６０２，６０４，６０６の文脈で上述したプロセスを異なる超伝導体材料に適用することによって、異なる超伝導体材料からなる第２の超伝導体層１０２ｂを提供することができる。その後、それぞれのＰＤＭＳスタンプに接着した異なる超伝導体材料の部分は、第２の超伝導体層１０２ｂとして使用される。
【0196】
更にステップ６０８を参照すると、次いで、第２の超伝導体層１０２ｂが接着したＰＤＭＳスタンプ４１２が、基材１４０及び第１の超伝導体層１０２ａに対して配向され、位置決めされる。
【0197】
図示の実施形態によれば、位置決め及び配向は、第２の超伝導体層１０２ｂに垂直な軸６１２の周りの回転６１０を含み、第１の超伝導体層１０２ａの結晶配向６２０に対して第２の超伝導体層１０２ｂの結晶配向６２２を回転（ねじれ）させる。
【0198】
ステップ６１４を参照すると、第２の超伝導体層１０２ｂが接着したＰＤＭＳスタンプ４１２は、ステップ６０８の文脈で説明した位置及び配向に従って、第１の超伝導体層１０２ａ及び基材１４０上に転写される。
【0199】
特に、上述の重複領域１１０及び／又はジョセフソン接合１２０を形成するために、第１の超伝導体層１０２ａ及び第２の超伝導体層１０２ｂが重複するように、ＰＤＭＳスタンプ４１２は、基材１４０上に転写される。
【0200】
ステップ６１６を参照すると、ＰＤＭＳスタンプ４１２の接着を低下するために、ＰＤＭＳスタンプ４１２は、第２の温度を超える、好ましくは上述の第３の温度を超える温度に加熱される。
【0201】
次いで、ＰＤＭＳスタンプ４１２が基材１４０から除去される。
【0202】
第２の温度、好ましくは第３の温度を超える高温でのＰＤＭＳの接着の低下により、ＰＤＭＳスタンプ４１２は、第１の超伝導体層１０２ａ及び第２の超伝導体層１０２ｂを解放する。第１の超伝導体層１０２ａ及び第２の超伝導体層１０２ｂは、基材１４０上に残っている。
【0203】
ステップ６１８において、ジョセフソン接合１２０の提供４０２が完了する。
【0204】
【0205】
個々の実施形態の詳細に入る前に、両方の実施形態に共通する特徴を説明する。
【0206】
一般に、量子ビットは、量子力学的二準位系を実装する。理想的には、量子力学的二準位系は、正確に２つの区別可能な量子状態をもたらす。実際には、量子力学的二準位系は、多くの区別可能な量子状態を通常有する。
【0207】
量子ビットデバイス１００は、それぞれの量子力学的二準位系を実装する。
【0208】
【0209】
量子ビットデバイス１００の目標状態とは、基底状態｜０＞と、第１の励起状態｜１＞と、の重ね合わせを指す。
【0210】
量子ビットデバイスの状態を変化させるために、３つの異なる周波数を有するマイクロ波７０２，７０４，７０６が量子ビットデバイス１００に結合される。
【0211】
第１のマイクロ波７０２の第１のマイクロ波周波数は、第３の励起状態｜３＞と、基底状態｜０＞との間のエネルギー差と関連する。第１のマイクロ波周波数は、７ＧＨｚ～１５ＧＨｚの範囲内である。
【0212】
第２のマイクロ波７０４の第２のマイクロ波周波数は、第３の励起状態｜３＞と、第２の励起状態｜２＞との間のエネルギー差に関連する。第２のマイクロ波周波数は、１ＧＨｚ～２ＧＨｚの範囲内である。
【0213】
第３のマイクロ波７０６の第３のマイクロ波周波数は、第２の励起状態｜２＞と、第１の励起状態｜１＞との間のエネルギー差に関連する。第３のマイクロ波周波数は、６ＧＨｚ～１３ＧＨｚの範囲内である。
【0214】
マイクロ波７０２，７０４，７０６は、例えば、基底状態｜０＞から、基底状態｜０＞と第１の励起状態｜１＞との重ね合わせへの量子力学的二準位系の遷移を駆動する。遷移は、共振的に（図１０）、又は非共振的に（図１１）、第２の励起状態｜２＞及び第３の励起状態｜３＞への結合を介して起こる。
【0215】
量子力学的二準位系又は量子ビットデバイス１００の状態をそれぞれ変更した後、変更された状態は、分散読み出しを使用して、例えば、上述のマイクロ波共振器１３８を使用して分析される。
【0216】
図１０は、共振遷移を示している。この場合、第１、第２、及び第３のマイクロ波周波数の、少なくとも１つ、少なくとも２つ、又は全部は、それぞれのエネルギー差、例えば、それぞれのエネルギー差の０．０１％以内に整合する。
【0217】
図１０の実施形態では、第１のマイクロ波７０２及び第３のマイクロ波７０６は、最初にπパルスとして量子ビットデバイスに結合され、したがって、基底状態｜０＞、及び第１の励起状態｜１＞の占有及び位相を、第２の励起状態｜２＞に、及び第３の励起状態｜３＞に移行する。その後、第２のマイクロ波７０４は、量子ビットデバイスを使用する用途によって必要とされる第２の励起状態｜２＞と第３の励起状態｜３＞との重ね合わせを定義するために、制御パルスとして量子ビットデバイスに結合される。その後、第１のマイクロ波７０２及び第３のマイクロ波７０６は、πパルスとして量子ビットデバイスに結合され、したがって、第２の励起状態｜２＞と第３の励起状態｜３＞との重ね合わせを基底状態｜０＞に、及び第１の励起状態｜１＞に移行する。
【0218】
図１１は、非共鳴遷移７０８を示す。この場合、第１、第２、及び第３のマイクロ波周波数の、少なくとも１つ、少なくとも２つ、又は全部は、それぞれのエネルギー差、例えば、それぞれのエネルギー差の少なくとも０．０１％及び／又は最大５％不整合である。対応する実施形態では、マイクロ波７０２，７０４，７０６は、量子ビットデバイス１００に同期して結合される。誘導された遷移は、一般に、共鳴の場合のものに対応するが、単一の非共鳴ラマン型多光子遷移である。マイクロ波７０２，７０４，７０６の強度は、一般に、図１０の共振の場合よりも図１１の非共振の場合の方が高い。
【符号の説明】
【0219】
１００ 量子ビットデバイス
１０２ａ，１０２ｂ 第１、第２の超伝導体層
１２６ 共有結合した原子層
１２８ ファンデルワールスギャップ
ｃ ｃ軸
１２０ ジョセフソン接合
１３２ コンデンサ
１３０ａ，１３０ｂ 第１、第２の電極
１２４ 領域
１２４’ 領域１２４のクローズアップ
１０８ａ，１０８ｂ 第１、第２の相互接続部
２Ｂ 第１の固定要素
１１４ 電気絶縁要素
１４０ 基材
１１８ａ，１１８ｂ 共有結合した原子層に平行な第１、第２の配向
１１４ａ，１１４ｂ 電子ｄ軌道
１０６ａ，１１６ｂ 第１、第２の超伝導体材料の表面
１１０ 重複領域
１１２ａ，１１２ｂ ジョセフソン接合／重複領域において互いに反対側の第１、第２の超伝導体材料の表面
ｄ ジョセフソン接合における第１及び第２の超伝導体材料間の距離
１３４ ライン／平面
１３６ 領域
１３８ マイクロ波共振器
４１２ 転写デバイス、ＰＤＭＳスタンプ
６０２ 基材上に第１の超伝導体材料を提供する
６０４ 第１の超伝導体材料を有する基材にＰＤＭＳスタンプを取り付ける
６０６ 第１の超伝導体層及び第１の超伝導体層を生成するために第１の超伝導体材料を開裂する
６０８ ＰＤＭＳスタンプ上に配置された第２の超伝導体層を位置合わせし、位置決めする
６１０ 回転
６１２ 軸
６１４ ＰＤＭＳスタンプ及びその上に配置された第２の超伝導体層を、第１の超伝導体層を有する基材に取り付ける
６１６ ＰＤＭＳスタンプを除去する
６１８ 第１及び第２の超伝導体層を有する基材
６２０，６２２ 第１、第２の超伝導体材料の結晶配向
７０２，７０４，７０６ 第１、第２、第３のマイクロ波
７０８ 非共鳴／ラマン遷移
１０２ａ，１０２ｂ 第１、第２の超伝導体層
１２６ 共有結合した原子層
１２８ ファンデルワールスギャップ
ｃ ｃ軸
１２０ ジョセフソン接合
１３２ コンデンサ
１３０ａ，１３０ｂ 第１、第２の電極
１２４ 領域
１２４’ 領域１２４のクローズアップ
１０８ａ，１０８ｂ 第１、第２の相互接続部
２Ｂ 第１の固定要素
１１４ 電気絶縁要素
１４０ 基材
１１８ａ，１１８ｂ 共有結合した原子層に平行な第１、第２の配向
１１４ａ，１１４ｂ 電子ｄ軌道
１０６ａ，１１６ｂ 第１、第２の超伝導体材料の表面
１１０ 重複領域
１１２ａ，１１２ｂ ジョセフソン接合／重複領域において互いに反対側の第１、第２の超伝導体材料の表面
ｄ ジョセフソン接合における第１及び第２の超伝導体材料間の距離
１３４ ライン／平面
１３６ 領域
１３８ マイクロ波共振器
４１２ 転写デバイス、ＰＤＭＳスタンプ
６０２ 基材上に第１の超伝導体材料を提供する
６０４ 第１の超伝導体材料を有する基材にＰＤＭＳスタンプを取り付ける
６０６ 第１の超伝導体層及び第１の超伝導体層を生成するために第１の超伝導体材料を開裂する
６０８ ＰＤＭＳスタンプ上に配置された第２の超伝導体層を位置合わせし、位置決めする
６１０ 回転
６１２ 軸
６１４ ＰＤＭＳスタンプ及びその上に配置された第２の超伝導体層を、第１の超伝導体層を有する基材に取り付ける
６１６ ＰＤＭＳスタンプを除去する
６１８ 第１及び第２の超伝導体層を有する基材
６２０，６２２ 第１、第２の超伝導体材料の結晶配向
７０２，７０４，７０６ 第１、第２、第３のマイクロ波
７０８ 非共鳴／ラマン遷移
【図1】
【図2a】
【図2b】
【図2c】
【図3】
【図4a】
【図4b】
【図5a】
【図5b】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【手続補正書】
【提出日】2024-08-23
【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】
量子ビットデバイス（１００）であって、
第１の超伝導体材料を含む第１の超伝導体層（１０２ａ）であって、前記第１の超伝導体材料が、共有結合した原子層（１２６）と、前記第１の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）に垂直な第１のｃ軸と、を有する第１の異方性層状材料である、第１の超伝導体層（１０２ａ）と、
第２の超伝導体材料を含む第２の超伝導体層（１０２ｂ）であって、前記第２の超伝導体材料が、共有結合した原子層（１２６）と、前記第２の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）に垂直な第２のｃ軸と、を有する第２の異方性層状材料である、第２の超伝導体層（１０２ｂ）と
を備え、
前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）が、前記第１の超伝導体材料と前記第２の超伝導体材料との間にジョセフソン接合（１２０）を形成するために、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）上に配置され、
前記第１のｃ軸及び前記第２のｃ軸が、前記ジョセフソン接合（１２０）において互いに位置合わせされ、
前記ジョセフソン接合（１２０）において前記位置合わせされた第１及び第２のｃ軸が、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）と前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）との両方と交差し、
前記量子ビットデバイス（１００）が、
第１の電極（１３０ａ）と、第２の電極（１３０ｂ）と、を備えるコンデンサ（１３２）と、
前記第１の電極（１３０ａ）及び前記第１の超伝導体層（１０２ａ）を電気的に接続する第１の相互接続部（１０８ａ）と、
前記第２の電極（１３０ｂ）及び前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）を電気的に接続する第２の相互接続部（１０８ｂ）と
を更に備え、
前記コンデンサ（１３２）が、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）と前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）との両方の垂直位置を超える垂直位置に配置される、
量子ビットデバイス（１００）。
第１の超伝導体材料を含む第１の超伝導体層（１０２ａ）であって、前記第１の超伝導体材料が、共有結合した原子層（１２６）と、前記第１の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）に垂直な第１のｃ軸と、を有する第１の異方性層状材料である、第１の超伝導体層（１０２ａ）と、
第２の超伝導体材料を含む第２の超伝導体層（１０２ｂ）であって、前記第２の超伝導体材料が、共有結合した原子層（１２６）と、前記第２の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）に垂直な第２のｃ軸と、を有する第２の異方性層状材料である、第２の超伝導体層（１０２ｂ）と
を備え、
前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）が、前記第１の超伝導体材料と前記第２の超伝導体材料との間にジョセフソン接合（１２０）を形成するために、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）上に配置され、
前記第１のｃ軸及び前記第２のｃ軸が、前記ジョセフソン接合（１２０）において互いに位置合わせされ、
前記ジョセフソン接合（１２０）において前記位置合わせされた第１及び第２のｃ軸が、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）と前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）との両方と交差し、
前記量子ビットデバイス（１００）が、
第１の電極（１３０ａ）と、第２の電極（１３０ｂ）と、を備えるコンデンサ（１３２）と、
前記第１の電極（１３０ａ）及び前記第１の超伝導体層（１０２ａ）を電気的に接続する第１の相互接続部（１０８ａ）と、
前記第２の電極（１３０ｂ）及び前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）を電気的に接続する第２の相互接続部（１０８ｂ）と
を更に備え、
前記コンデンサ（１３２）が、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）と前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）との両方の垂直位置を超える垂直位置に配置される、
量子ビットデバイス（１００）。
【請求項2】
電気絶縁要素（１１４）を更に備え、
前記電気絶縁要素（１１４）が、前記コンデンサ（１３２）の前記垂直位置と、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）及び／又は前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）の前記垂直位置との間の垂直位置に配置され、並びに／あるいは、
前記電気絶縁要素（１１４）が、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）と前記第１の電極（１３０ａ）との間に配置され、並びに／あるいは、
前記電気絶縁要素（１１４）が、前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）と前記第２の電極（１３０ｂ）との間に配置され、並びに／あるいは、
前記第１の相互接続部（１０８ａ）の少なくとも一区画が、前記電気絶縁要素（１１４）内に配置され、並びに／あるいは、
前記第１の相互接続部（１０８ａ）が、前記電気絶縁要素（１１４）内に配置され、並びに／あるいは、
前記第２の相互接続部（１０８ｂ）の少なくとも一区画が、前記電気絶縁要素（１１４）内に配置され、並びに／あるいは、
前記第２の相互接続部（１０８ｂ）が、前記電気絶縁要素（１１４）内に配置され、並びに／あるいは、
前記第１の相互接続部（１０８ａ）及び／又は前記第２の相互接続部（１０８ｂ）が、前記電気絶縁要素（１１４）を通って、任意選択で、前記電気絶縁要素（１１４）の底面から前記電気絶縁要素（１１４）の上面まで延在し、並びに／あるいは、
前記電気絶縁要素（１１４）が、炭化ケイ素、窒化ケイ素、若しくはアモルファスシリコンを含むか、又は炭化ケイ素、窒化ケイ素、若しくはアモルファスシリコンから構成され、並びに／あるいは、
前記電気絶縁要素（１１４）の横方向の延長部が、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）の横方向の延長部、及び前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）の横方向の延長部を完全にカバーし、並びに／あるいは、
前記電気絶縁要素（１１４）が、垂直方向に沿った厚みが３００ｎｍ～６００ｎｍの範囲内である、
請求項１に記載の量子ビットデバイス（１００）。
前記電気絶縁要素（１１４）が、前記コンデンサ（１３２）の前記垂直位置と、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）及び／又は前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）の前記垂直位置との間の垂直位置に配置され、並びに／あるいは、
前記電気絶縁要素（１１４）が、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）と前記第１の電極（１３０ａ）との間に配置され、並びに／あるいは、
前記電気絶縁要素（１１４）が、前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）と前記第２の電極（１３０ｂ）との間に配置され、並びに／あるいは、
前記第１の相互接続部（１０８ａ）の少なくとも一区画が、前記電気絶縁要素（１１４）内に配置され、並びに／あるいは、
前記第１の相互接続部（１０８ａ）が、前記電気絶縁要素（１１４）内に配置され、並びに／あるいは、
前記第２の相互接続部（１０８ｂ）の少なくとも一区画が、前記電気絶縁要素（１１４）内に配置され、並びに／あるいは、
前記第２の相互接続部（１０８ｂ）が、前記電気絶縁要素（１１４）内に配置され、並びに／あるいは、
前記第１の相互接続部（１０８ａ）及び／又は前記第２の相互接続部（１０８ｂ）が、前記電気絶縁要素（１１４）を通って、任意選択で、前記電気絶縁要素（１１４）の底面から前記電気絶縁要素（１１４）の上面まで延在し、並びに／あるいは、
前記電気絶縁要素（１１４）が、炭化ケイ素、窒化ケイ素、若しくはアモルファスシリコンを含むか、又は炭化ケイ素、窒化ケイ素、若しくはアモルファスシリコンから構成され、並びに／あるいは、
前記電気絶縁要素（１１４）の横方向の延長部が、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）の横方向の延長部、及び前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）の横方向の延長部を完全にカバーし、並びに／あるいは、
前記電気絶縁要素（１１４）が、垂直方向に沿った厚みが３００ｎｍ～６００ｎｍの範囲内である、
請求項１に記載の量子ビットデバイス（１００）。
【請求項3】
水密、防湿、酸素密、及び／又は気密封止材など、前記ジョセフソン接合（１２０）の封止材を更に備え、前記封止材が、前記電気絶縁要素（１１４）と、任意選択で、前記ジョセフソン接合（１２０）が配置される基材（１４０）と、を備える、
請求項２に記載の量子ビットデバイス（１００）。
請求項２に記載の量子ビットデバイス（１００）。
【請求項4】
前記第１の超伝導体材料が、前記第１の超伝導体材料の共有結合した原子層（１２６）に平行な第１の配向（１１８ａ，６２０）を含み、前記第２の超伝導体材料が、前記第２の超伝導体材料の共有結合した原子層（１２６）に平行な第２の配向（１１８ｂ，６２２）を含み、前記ジョセフソン接合（１２０）において前記第１の超伝導体材料及び前記第２の超伝導体材料が、所定の角度に対応する、前記第１の配向（１１８ａ，６２０）と前記第２の配向（１１８ｂ，６２２）との間の角度（θ）で配置される、
請求項１又は２に記載の量子ビットデバイス（１００）。
請求項１又は２に記載の量子ビットデバイス（１００）。
【請求項5】
前記ジョセフソン接合（１２０）において前記第１の超伝導体材料及び前記第２の超伝導体材料が、前記第１の配向（１１８ａ，６２０）と前記第２の配向（１１８ｂ，６２２）との間の角度（θ）が３８～４４．９°の範囲内に配置され、並びに／あるいは、
前記第１のｃ軸が、前記第１の超伝導体材料の基本格子ベクトルに対応し、前記第２のｃ軸が、前記第２の超伝導体材料の基本格子ベクトルに対応し、並びに／あるいは、
前記第１の配向（１１８ａ，６２０）が、前記第１のｃ軸に垂直な第１の基本格子ベクトルに、特に、前記第１のｃ軸に垂直な前記第１の基本格子ベクトルの方向に、対応し、並びに／あるいは、
前記第２の配向（１１８ｂ，６２２）が、前記第２のｃ軸に垂直な第２の基本格子ベクトルに、特に、前記第１のｃ軸に垂直な前記第２の基本格子ベクトルの方向に、対応し、並びに／あるいは、
前記第１の超伝導体材料及び／又は前記第２の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）が、ファンデルワールスギャップ（１２８）によって分離され、並びに／あるいは、
前記第１の配向（１１８ａ，６２０）が、前記第１の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）に平行な前記第１の超伝導体材料の格子ベクトルに対応し、前記第２の配向（１１８ｂ，６２２）が、前記第２の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）に平行な前記第２の超伝導体材料の対応する格子ベクトルに対応し、任意選択で、前記第１の超伝導体材料及び前記第２の超伝導体材料が、同じ結晶構造及び／又は同じ結晶単位胞を有する、並びに／あるいは同じ超伝導体材料である、
請求項４に記載の量子ビットデバイス（１００）。
前記第１のｃ軸が、前記第１の超伝導体材料の基本格子ベクトルに対応し、前記第２のｃ軸が、前記第２の超伝導体材料の基本格子ベクトルに対応し、並びに／あるいは、
前記第１の配向（１１８ａ，６２０）が、前記第１のｃ軸に垂直な第１の基本格子ベクトルに、特に、前記第１のｃ軸に垂直な前記第１の基本格子ベクトルの方向に、対応し、並びに／あるいは、
前記第２の配向（１１８ｂ，６２２）が、前記第２のｃ軸に垂直な第２の基本格子ベクトルに、特に、前記第１のｃ軸に垂直な前記第２の基本格子ベクトルの方向に、対応し、並びに／あるいは、
前記第１の超伝導体材料及び／又は前記第２の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）が、ファンデルワールスギャップ（１２８）によって分離され、並びに／あるいは、
前記第１の配向（１１８ａ，６２０）が、前記第１の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）に平行な前記第１の超伝導体材料の格子ベクトルに対応し、前記第２の配向（１１８ｂ，６２２）が、前記第２の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）に平行な前記第２の超伝導体材料の対応する格子ベクトルに対応し、任意選択で、前記第１の超伝導体材料及び前記第２の超伝導体材料が、同じ結晶構造及び／又は同じ結晶単位胞を有する、並びに／あるいは同じ超伝導体材料である、
請求項４に記載の量子ビットデバイス（１００）。
【請求項6】
前記第１の超伝導体材料及び／又は前記第２の超伝導体材料が、特に、少なくとも４Ｋ、又は少なくとも８Ｋ、又は少なくとも１５Ｋ、又は少なくとも３０Ｋ、又は少なくとも５０Ｋ、又は少なくとも７０Ｋ、又は少なくとも７８Ｋの臨界温度を有する高温超伝導体材料であり、並びに／あるいは、
前記第１の超伝導体材料及び／又は前記第２の超伝導体材料が、タイプＩＩの超伝導体材料であり、並びに／あるいは、
前記第１の超伝導体材料及び／又は前記第２の超伝導体材料が、ｄ波超伝導体材料であり、並びに／あるいは、
前記第１の超伝導体材料及び／又は前記第２の超伝導体材料が、特に、少なくとも２０原子％又は少なくとも３０原子％までの酸素又はカルコゲナイドを含み、並びに／あるいは、
前記第１の超伝導体材料及び／又は前記第２の超伝導体材料が、特に、ｎ＝１、又は２、又は３、又は４である化学組成Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａｎ－１ＣｕｎＯ２ｎ＋４＋ｘを含む、
請求項１又は２に記載の量子ビットデバイス（１００）。
前記第１の超伝導体材料及び／又は前記第２の超伝導体材料が、タイプＩＩの超伝導体材料であり、並びに／あるいは、
前記第１の超伝導体材料及び／又は前記第２の超伝導体材料が、ｄ波超伝導体材料であり、並びに／あるいは、
前記第１の超伝導体材料及び／又は前記第２の超伝導体材料が、特に、少なくとも２０原子％又は少なくとも３０原子％までの酸素又はカルコゲナイドを含み、並びに／あるいは、
前記第１の超伝導体材料及び／又は前記第２の超伝導体材料が、特に、ｎ＝１、又は２、又は３、又は４である化学組成Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａｎ－１ＣｕｎＯ２ｎ＋４＋ｘを含む、
請求項１又は２に記載の量子ビットデバイス（１００）。
【請求項7】
マイクロ波共振器（１３８）を更に備え、
任意選択で、前記マイクロ波共振器（１３８）が、任意選択で、水平方向に沿って、前記コンデンサ（１３２）に容量結合され、並びに／あるいは、
任意選択で、前記マイクロ波共振器（１３８）が、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）と前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）との両方の前記垂直位置を超える垂直位置に配置され、並びに／あるいは、
任意選択で、前記マイクロ波共振器（１３８）が、低温超伝導体材料などの超伝導体材料を、又はＡｌ、Ｎｂ、ＮｂＮ、若しくはＴｉＮなどの元素若しくは窒化物超伝導体材料を、含むか、あるいは前記超伝導体材料又は前記元素若しくは窒化物超伝導体材料から、構成され、並びに／あるいは、
任意選択で、前記マイクロ波共振器（１３８）の共振周波数が、１ＧＨｚ～１５ＧＨｚの範囲内にある、
請求項１又は２に記載の量子ビットデバイス（１００）。
任意選択で、前記マイクロ波共振器（１３８）が、任意選択で、水平方向に沿って、前記コンデンサ（１３２）に容量結合され、並びに／あるいは、
任意選択で、前記マイクロ波共振器（１３８）が、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）と前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）との両方の前記垂直位置を超える垂直位置に配置され、並びに／あるいは、
任意選択で、前記マイクロ波共振器（１３８）が、低温超伝導体材料などの超伝導体材料を、又はＡｌ、Ｎｂ、ＮｂＮ、若しくはＴｉＮなどの元素若しくは窒化物超伝導体材料を、含むか、あるいは前記超伝導体材料又は前記元素若しくは窒化物超伝導体材料から、構成され、並びに／あるいは、
任意選択で、前記マイクロ波共振器（１３８）の共振周波数が、１ＧＨｚ～１５ＧＨｚの範囲内にある、
請求項１又は２に記載の量子ビットデバイス（１００）。
【請求項8】
前記第１の電極（１３０ａ）、及び／又は前記第２の電極（１３０ｂ）、及び／又は前記第１の相互接続部（１０８ａ）、及び／又は前記第２の相互接続部（１０８ｂ）が、低温超伝導体材料などの超伝導体材料を、又はＡｌ、Ｎｂ、ＮｂＮ、若しくはＴｉＮなどの元素若しくは窒化物超伝導体材料を、含むか、あるいは前記超伝導体材料又は前記元素若しくは窒化物超伝導体材料から、構成される、
請求項１又は２に記載の量子ビットデバイス（１００）。
請求項１又は２に記載の量子ビットデバイス（１００）。
【請求項9】
量子ビットデバイス（１００）を製造するための方法（４００）であって、前記方法が、
第１の超伝導体材料と第２の超伝導体材料との間にジョセフソン接合（１２０）を提供するステップ（４０２）と、
前記ジョセフソン接合（１２０）とは別のコンタクト層（１０４）を提供するステップ（４０４）であって、前記コンタクト層（１０４）が、
電気絶縁要素（１１４）と、
前記電気絶縁要素（１１４）を通って延在する第１の相互接続部（１０８ａ）と、
前記電気絶縁要素（１１４）を通って延在する第２の相互接続部（１０８ｂ）と
を備える、ステップ（４０４）と、
前記第１の相互接続部（１０８ａ）と前記第１の超伝導体材料との間に電気コンタクトを形成し、前記第２の相互接続部（１０８ｂ）と前記第２の超伝導体材料との間に電気コンタクトを形成するために、前記コンタクト層（１０４）を前記ジョセフソン接合（１２０）上に配置するステップ（４０６）とを含む、
方法。
第１の超伝導体材料と第２の超伝導体材料との間にジョセフソン接合（１２０）を提供するステップ（４０２）と、
前記ジョセフソン接合（１２０）とは別のコンタクト層（１０４）を提供するステップ（４０４）であって、前記コンタクト層（１０４）が、
電気絶縁要素（１１４）と、
前記電気絶縁要素（１１４）を通って延在する第１の相互接続部（１０８ａ）と、
前記電気絶縁要素（１１４）を通って延在する第２の相互接続部（１０８ｂ）と
を備える、ステップ（４０４）と、
前記第１の相互接続部（１０８ａ）と前記第１の超伝導体材料との間に電気コンタクトを形成し、前記第２の相互接続部（１０８ｂ）と前記第２の超伝導体材料との間に電気コンタクトを形成するために、前記コンタクト層（１０４）を前記ジョセフソン接合（１２０）上に配置するステップ（４０６）とを含む、
方法。
【請求項10】
前記コンタクト層（１０４）が前記ジョセフソン接合（１２０）上に配置されている間に、前記ジョセフソン接合（１２０）を第１の温度より低い温度に冷却するステップ、を更に含み、前記第１の温度が、０°Ｃ、又は２５０Ｋ、又は２３０Ｋ、又は２１０Ｋ、又は１９０Ｋ、又は１７０Ｋ、又は１５０Ｋ、又は１３０Ｋである、
請求項９に記載の方法。
請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記コンタクト層（１０４）を前記ジョセフソン接合（１２０）上に配置する前記ステップが、
転写デバイス（４１２）を前記コンタクト層（１０４）に取り付けるステップと、
前記転写デバイス（４１２）を前記コンタクト層（１０４）に取り付けるために、前記転写デバイス（４１２）を第２の温度より低い温度まで冷却するステップと
を含み、
前記転写デバイス（４１２）が、前記転写デバイス（４１２）の温度が前記第２の温度より低いときに強い接着をもたらし、前記転写デバイス（４１２）の前記温度が前記第２の温度より高いときに弱い接着をもたらすように適合され、並びに／あるいは、
前記転写デバイス（４１２）が、エラストマーを含むか、又は前記エラストマーから構成され、任意選択で、前記第２の温度が、前記エラストマーのガラス転移温度に対応し、及び／又は前記エラストマーが、ＰＴＦＥ若しくはＰＤＭＳであり、並びに／あるいは、
前記第２の温度が、前記第１の温度以下である、
請求項１０に記載の方法。
転写デバイス（４１２）を前記コンタクト層（１０４）に取り付けるステップと、
前記転写デバイス（４１２）を前記コンタクト層（１０４）に取り付けるために、前記転写デバイス（４１２）を第２の温度より低い温度まで冷却するステップと
を含み、
前記転写デバイス（４１２）が、前記転写デバイス（４１２）の温度が前記第２の温度より低いときに強い接着をもたらし、前記転写デバイス（４１２）の前記温度が前記第２の温度より高いときに弱い接着をもたらすように適合され、並びに／あるいは、
前記転写デバイス（４１２）が、エラストマーを含むか、又は前記エラストマーから構成され、任意選択で、前記第２の温度が、前記エラストマーのガラス転移温度に対応し、及び／又は前記エラストマーが、ＰＴＦＥ若しくはＰＤＭＳであり、並びに／あるいは、
前記第２の温度が、前記第１の温度以下である、
請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記コンタクト層（１０４）を前記ジョセフソン接合（１２０）上に配置する前記ステップが、前記転写デバイス（４１２）を前記コンタクト層（１０４）から解放するステップ、を含み、前記転写デバイス（４１２）を前記コンタクト層（１０４）から解放する前記ステップが、前記転写デバイス（４１２）を前記第２の温度と前記第１の温度との間の温度に加熱するステップ、を含む、
請求項１１に記載の方法。
請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記第１の超伝導体材料が、共有結合した原子層（１２６）と、前記第１の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）に垂直な第１のｃ軸と、を有する第１の異方性層状材料であり、
前記第２の超伝導体材料が、共有結合した原子層（１２６）と、前記第２の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）に垂直な第２のｃ軸と、を有する第２の異方性層状材料であり、
前記第１のｃ軸及び前記第２のｃ軸が前記ジョセフソン接合（１２０）において互いに位置合わせするように、並びに／あるいは前記ジョセフソン接合（１２０）において前記第１のｃ軸と前記第２のｃ軸との両方が前記第１の超伝導体材料と前記第２の超伝導体材料との両方と交差するように、前記ジョセフソン接合（１２０）が提供される、
請求項１０に記載の方法。
前記第２の超伝導体材料が、共有結合した原子層（１２６）と、前記第２の超伝導体材料の前記共有結合した原子層（１２６）に垂直な第２のｃ軸と、を有する第２の異方性層状材料であり、
前記第１のｃ軸及び前記第２のｃ軸が前記ジョセフソン接合（１２０）において互いに位置合わせするように、並びに／あるいは前記ジョセフソン接合（１２０）において前記第１のｃ軸と前記第２のｃ軸との両方が前記第１の超伝導体材料と前記第２の超伝導体材料との両方と交差するように、前記ジョセフソン接合（１２０）が提供される、
請求項１０に記載の方法。
【請求項14】
前記第１の超伝導体材料と前記第２の超伝導体材料との間に前記ジョセフソン接合（１２０）を提供する前記ステップが、
前記第１の異方性層状材料の第１の超伝導体層（１０２ａ）を基材（１４０）上に配置するステップと、
前記ジョセフソン接合（１２０）を生成するために、前記第２の異方性層状材料の第２の超伝導体層（１０２ｂ）を前記第１の超伝導体層（１０２ａ）上に配置するステップと、
任意選択で、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）及び前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）を配置する前記ステップの前に、
前記第１の超伝導体層（１０２ａ）を生成するために前記第１の異方性層状材料を開裂するステップ、及び任意選択で、前記第１の異方性層状材料を開裂するステップの間に、前記第１の温度より低い温度に前記第１の異方性層状材料を保つステップ、並びに／あるいは、
前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）を生成するために前記第２の異方性層状材料を開裂するステップ、及び任意選択で、前記第２の異方性層状材料を開裂するステップの間に、前記第１の温度より低い温度に前記第２の異方性層状材料を保つステップ、
を含み、
任意選択で、前記第１の異方性層状材料を開裂する前記ステップ、及び／又は前記第２の異方性層状材料を開裂する前記ステップ、及び／又は前記第１の超伝導体層（１０２ａ）を前記基材（１４０）上に配置する前記ステップ、及び／又は前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）を前記第１の超伝導体層（１０２ａ）上に配置する前記ステップが、エラストマーを含むか、又は前記エラストマーから構成される転写デバイス（４１２）を使用して実施される、
請求項１３に記載の方法。
前記第１の異方性層状材料の第１の超伝導体層（１０２ａ）を基材（１４０）上に配置するステップと、
前記ジョセフソン接合（１２０）を生成するために、前記第２の異方性層状材料の第２の超伝導体層（１０２ｂ）を前記第１の超伝導体層（１０２ａ）上に配置するステップと、
任意選択で、前記第１の超伝導体層（１０２ａ）及び前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）を配置する前記ステップの前に、
前記第１の超伝導体層（１０２ａ）を生成するために前記第１の異方性層状材料を開裂するステップ、及び任意選択で、前記第１の異方性層状材料を開裂するステップの間に、前記第１の温度より低い温度に前記第１の異方性層状材料を保つステップ、並びに／あるいは、
前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）を生成するために前記第２の異方性層状材料を開裂するステップ、及び任意選択で、前記第２の異方性層状材料を開裂するステップの間に、前記第１の温度より低い温度に前記第２の異方性層状材料を保つステップ、
を含み、
任意選択で、前記第１の異方性層状材料を開裂する前記ステップ、及び／又は前記第２の異方性層状材料を開裂する前記ステップ、及び／又は前記第１の超伝導体層（１０２ａ）を前記基材（１４０）上に配置する前記ステップ、及び／又は前記第２の超伝導体層（１０２ｂ）を前記第１の超伝導体層（１０２ａ）上に配置する前記ステップが、エラストマーを含むか、又は前記エラストマーから構成される転写デバイス（４１２）を使用して実施される、
請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
量子ビットデバイス（１００）を製造するためのコンタクト層（１０４）であって、前記コンタクト層（１０４）が、
電気絶縁要素（１１４）と、
前記電気絶縁要素（１１４）上に配置された第１の電極（１３０ａ）及び第２の電極（１３０ｂ）を備えるコンデンサ（１３２）と、
前記第１の電極（１３０ａ）に電気的に接続され、前記電気絶縁要素（１１４）を通って、前記電気絶縁要素（１１４）の底面から前記電気絶縁要素（１１４）の上面まで延在する、第１の相互接続部（１０８ａ）と、
前記第２の電極（１３０ｂ）に電気的に接続され、前記電気絶縁要素（１１４）を通って前記電気絶縁要素（１１４）の前記底面から前記電気絶縁要素（１１４）の前記上面まで延在する、第２の相互接続部（１０８ｂ）と
を備え、
前記第１の電極（１３０ａ）、前記第２の電極（１３０ｂ）、前記第１の相互接続部（１０８ａ）、及び前記第２の相互接続部（１０８ｂ）の各々が、それぞれの超伝導体材料を含む、
コンタクト層（１０４）。
電気絶縁要素（１１４）と、
前記電気絶縁要素（１１４）上に配置された第１の電極（１３０ａ）及び第２の電極（１３０ｂ）を備えるコンデンサ（１３２）と、
前記第１の電極（１３０ａ）に電気的に接続され、前記電気絶縁要素（１１４）を通って、前記電気絶縁要素（１１４）の底面から前記電気絶縁要素（１１４）の上面まで延在する、第１の相互接続部（１０８ａ）と、
前記第２の電極（１３０ｂ）に電気的に接続され、前記電気絶縁要素（１１４）を通って前記電気絶縁要素（１１４）の前記底面から前記電気絶縁要素（１１４）の前記上面まで延在する、第２の相互接続部（１０８ｂ）と
を備え、
前記第１の電極（１３０ａ）、前記第２の電極（１３０ｂ）、前記第１の相互接続部（１０８ａ）、及び前記第２の相互接続部（１０８ｂ）の各々が、それぞれの超伝導体材料を含む、
コンタクト層（１０４）。
【外国語明細書】
