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特許7335325アンテナ・チップを使用して量子ビットをアニールするための方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-21
(45)【発行日】2023-08-29
(54)【発明の名称】アンテナ・チップを使用して量子ビットをアニールするための方法
(51)【国際特許分類】
H10N 60/00 20230101AFI20230822BHJP
H01Q 13/08 20060101ALI20230822BHJP
【ＦＩ】
H10N60/00 Z
H01Q13/08 ZAA
【請求項の数】
18
(21)【出願番号】P 2021507763
(86)(22)【出願日】2019-08-22
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-12-16
(86)【国際出願番号】 EP2019072500
(87)【国際公開番号】W WO2020043596
(87)【国際公開日】2020-03-05
【審査請求日】2022-01-25
(31)【優先権主張番号】16/115,001
(32)【優先日】2018-08-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】390009531
【氏名又は名称】インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＢＵＳＩＮＥＳＳ ＭＡＣＨＩＮＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】Ｎｅｗ Ｏｒｃｈａｒｄ Ｒｏａｄ， Ａｒｍｏｎｋ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ １０５０４， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
(74)【代理人】
【識別番号】100112690
【弁理士】
【氏名又は名称】太佐 種一
(72)【発明者】
【氏名】トパログ、ラジット、オヌール
(72)【発明者】
【氏名】ローゼンブラット、サミー
【審査官】上田 智志
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－１０９７１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－２１１３５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１６８６４２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／１２６９７９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２４１４８１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】MIGACZ, Justin V. et al.，Thermal Annealing of Nb/Al-AlOx/Nb Josephson Junctions，IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY，2003年06月，VOL. 13, NO. 2，pp. 123-126，DOI:10.1109/TASC.2003.813661
【文献】GRANATA, C. et al.，Localized laser trimming of critical current in niobium based Josephson devices，APPLIED PHYSICS LETTERS，Vol. 90，2007年06月06日，pp.232503-1－232503-3，DOI: 10.1063/1.2746060
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ１０Ｎ ６０／００
Ｈ０１Ｑ １３／０８
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１のジョセフソン接合を有する第１の量子ビット、および第２のジョセフソン接合を有する第２の量子ビットを含んでいる超伝導量子ビット・チップと、前記超伝導量子ビット・チップの上に配置されたアンテナ・チップと、
第１の電磁波を前記第１の量子ビットに向かって方向付ける、前記アンテナ・チップ上の第１のアンテナと、
前記第１のアンテナと前記超伝導量子ビット・チップの間の第１の定義された垂直方向のギャップであって、前記第１の定義された垂直方向のギャップの第１の長さが、前記第１の電磁波が前記第１の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットの周囲を囲み、それによって、前記第１の量子ビットの前記第１のジョセフソン接合をアニールすることを引き起こすように決定される、前記第１の定義された垂直方向のギャップとを備える、システム。
【請求項2】
前記第１の定義された垂直方向のギャップの前記第１の長さが、円錐としての前記第１の電磁波の放射パターンのモデルに応じて変化し、前記円錐が前記アンテナ・チップ上の前記第１のアンテナから生じ、前記超伝導量子ビット・チップに向かって広がる、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記第１の定義された垂直方向のギャップの前記第１の長さが、前記円錐の高さに等しい、請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
前記円錐の基部が、前記１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットの周囲を囲む、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
前記円錐の頂角が、前記第１の電磁波の前記放射パターンのメイン・ローブの３デシベルの角度のビーム幅に等しい、請求項３に記載のシステム。
【請求項6】
前記第１の定義された垂直方向のギャップ内に位置する、前記アンテナ・チップと前記超伝導量子ビット・チップの間の１つまたは複数のスペーサをさらに備え、前記１つまたは複数のスペーサの高さが、前記第１の定義された垂直方向のギャップの前記第１の長さに等しい、請求項１に記載のシステム。
【請求項7】
第２の電磁波を前記第２の量子ビットに向かって方向付ける、前記アンテナ・チップ上の第２のアンテナと、前記第２のアンテナと前記超伝導量子ビット・チップの間の第２の定義された垂直方向のギャップであって、前記第２の定義された垂直方向のギャップの第２の長さが、前記第２の電磁波が前記第２の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第２のセットの周囲を囲み、それによって、前記第２の量子ビットの前記第２のジョセフソン接合をアニールすることを引き起こすように決定される、前記第２の定義された垂直方向のギャップとをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項8】
前記第１のアンテナが、第１の期間の間、前記第１の電磁波を方向付け、前記第２のアンテナが、第２の期間の間、前記第２の電磁波を方向付け、前記第１の期間および前記第２の期間が重複する、請求項７に記載のシステム。
【請求項9】
前記第１の電磁波の第１の波長が、前記１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットの第１の物理的寸法に基づいて調整される、請求項１に記載のシステム。
【請求項10】
前記第１の波長が、前記１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットの前記第１の物理的寸法の４倍以上である、請求項９に記載のシステム。
【請求項11】
第１の量子ビットおよび第２の量子ビットを含んでいる超伝導量子ビット・チップの上に位置するアンテナ・チップ上の第１のアンテナによって、第１の電磁波を前記第１の量子ビットに向かって方向付けることと、前記第１のアンテナによって、前記方向付けることに基づいて前記第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合をアニールすることであって、前記第１のアンテナと前記超伝導量子ビット・チップの間の第１の定義された垂直方向のギャップの第１の長さが、前記第１の電磁波が前記第１の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットの周囲を囲むことを引き起こし、それによって、前記第１の量子ビットの前記第１のジョセフソン接合を加熱する、前記アニールすることと、
製造ラインにおいて、マイクロマニピュレータ、ピエゾコントローラ、または一時的取り付け具によって、前記アンテナ・チップを第２の超伝導量子ビット・チップに移動し、前記第２の超伝導量子ビット・チップ上の量子ビットのアニーリングを容易にすることとを含む、コンピュータ実装方法。
【請求項12】
前記第１の定義された垂直方向のギャップの前記第１の長さが、円錐としての前記第１の電磁波の放射パターンのモデルに応じて変化し、前記円錐が前記第１のアンテナから生じ、前記超伝導量子ビット・チップに向かって広がる、請求項１１に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項13】
前記第１の定義された垂直方向のギャップの前記第１の長さが、前記円錐の高さに等しい、請求項１２に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項14】
前記円錐の基部が、前記１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットの周囲を囲む、請求項１３に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項15】
前記円錐の頂角が、前記第１の電磁波の前記放射パターンのメイン・ローブの３デシベルの角度のビーム幅に等しい、請求項１３に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項16】
第１の量子ビットおよび第２の量子ビットを含んでいる超伝導量子ビット・チップの上に位置するアンテナ・チップ上の第１のアンテナによって、第１の電磁波を前記第１の量子ビットに向かって方向付けることと、
前記第１のアンテナによって、前記第１の電磁波を方向付けることに基づいて前記第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合をアニールすることであって、前記第１のアンテナと前記超伝導量子ビット・チップの間の第１の定義された垂直方向のギャップの第１の長さが、前記第１の電磁波が前記第１の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットの周囲を囲むことを引き起こし、それによって、前記第１の量子ビットの前記第１のジョセフソン接合を加熱する、前記第１のジョセフソン接合をアニールすることと、
前記アンテナ・チップ上の第２のアンテナによって、第２の電磁波を前記第２の量子ビットに向かって方向付けることと、
前記第２のアンテナによって、前記第２の電磁波を方向付けることに基づいて前記第２の量子ビットの第２のジョセフソン接合をアニールすることであって、前記第２のアンテナと前記超伝導量子ビット・チップの間の第２の定義された垂直方向のギャップの第２の長さが、前記第２の電磁波が前記第２の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第２のセットの周囲を囲むことを引き起こし、それによって、前記第２の量子ビットの前記第２のジョセフソン接合を加熱する、前記第２のジョセフソン接合をアニールすることとを含む、コンピュータ実装方法。
【請求項17】
前記第１のアンテナが、第１の期間の間、前記第１の電磁波を方向付け、前記第２のアンテナが、第２の期間の間、前記第２の電磁波を方向付け、前記第１の期間および前記第２の期間が重複する、請求項１６に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項18】
前記第１の電磁波の第１の波長が前記１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットの第１の物理的寸法の４倍以上になるように、前記１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットの前記第１の物理的寸法に基づいて前記第１の電磁波の第１の波長を調整することをさらに含んでいる、請求項１１に記載のコンピュータ実装方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は量子ビット・アニーリングに関連しており、より詳細には、アンテナ・チップを使用して量子ビット・アニーリングを容易にするための方法に関連している。
【背景技術】
【0002】
量子ビット（例えば、量子２進数）は、古典的ビットの量子力学的類似物である。古典的ビットは、２つの基礎状態（例えば、０または１）のうちの１つのみを持つことができるが、量子ビットは、これらの基礎状態の重ね合わせ（例えば、α｜０＞＋β｜１＞、αおよびβは、｜α｜２＋｜β｜２＝１となるような複素スカラーである）を持つことができ、理論的には、複数の量子ビットが、同じ数の古典的ビットよりも指数関数的に多い情報を保持することができる。したがって、量子コンピュータ（例えば、古典的ビットのみではなく量子ビットを採用するコンピュータ）は、理論的には、古典的コンピュータにとって極めて難しい問題を素早く解くことができる。量子コンピュータの有効性は、多量子ビット・チップの製造および処理を改良することによって、改善することができる。周波数衝突または量子クロストーク（quantum cross-talk）（例えば、複数の隣接する量子ビットが、過度に類似する共振周波数を有しているため、互いに望ましくない相互作用がある）あるいはその両方の現象に起因して、量子ビットの周波数を正確に調整する能力または正確に変更する能力あるいはその両方が、多量子ビット・チップの構築において最も重要になる。そのような周波数制御の従来の解決策は、可変周波数量子ビットの調整および固定周波数量子ビットの熱アニーリングを含む。可変周波数量子ビットは、外部磁場への暴露によって調整することができる共振周波数を有するが、量子ビット・チップ上で必要になる追加の同調回路が、複雑さおよびノイズを不必要に増やす。量子ビットの物理的特性（例えば、共振周波数）を変更するための量子ビットの加熱を伴う固定周波数量子ビットの熱アニーリングは、（超伝導状態に適合する極低温度で実現される）量子ビットの動作中に、そのようなノイズを導入しない。従来、量子ビットの熱アニーリングは、フォトニック・チップを使用することによって実行されており、レーザー光源がマッハツェンダー・スイッチ（室温または超伝導状態以外の温度で実現される）を介してフォトニック・チップ上の様々な位置に物理的に送られる。そのようなシステムでは、多量子ビット・チップ上の複数の量子ビットの並列なアニーリングが可能であるが、フォトニック・チップ上の各位置での最大レーザー出力（したがって、例えば最大アニーリング能力）は、チップ上の他の位置に送られる出力の量によって決まる（例えば、レーザー光源からより多くの出力が位置１に送られる場合、位置２に同時に送るために使用可能なレーザー光源からの出力は少なくなる）。したがって、従来の量子ビットのレーザー・アニーリングは、量子ビットの同時の／並列なアニーリングではなく、連続的アニーリングに最も適している。したがって、従来の量子ビット・アニーリングは、多量子ビット・チップ上の１つまたは複数の量子ビットの独立した、または同時の、あるいはその両方の局所化されたアニーリングを容易にすることができない。
【発明の概要】
【0003】
以下に、本発明の実施形態の基本的理解を可能にするための概要を示す。この概要は、主要な要素または重要な要素を特定するよう意図されておらず、本発明のいずれの範囲も正確に説明するよう意図されていない。この概要の唯一の目的は、後で提示されるより詳細な説明のための前置きとして、概念を簡略化された形態で提示することである。本明細書に記載された本発明の実施形態では、アンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムおよびコンピュータ実装方法が説明される。
【0004】
本発明の実施形態によれば、システムは、第１のジョセフソン接合を有する第１の量子ビット、および第２のジョセフソン接合を有する第２の量子ビットを含んでいる超伝導量子ビット・チップを備えることができる。このシステムは、量子ビット・チップの上に配置されたアンテナ・チップを含むこともできる。第１のアンテナは、アンテナ・チップ上に存在することができる。第１のアンテナは、第１の電磁波を第１の量子ビットに向かって方向付けることができる。さらに、このシステムは、第１のアンテナと超伝導量子ビット・チップの間の第１の定義された垂直方向のギャップを含むことができる。第１の定義された垂直方向のギャップの第１の長さは、第１の電磁波が第１の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットの周囲を囲み、それによって、第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合をアニールすることを引き起こすように、決定され得る。これの利点は、超伝導量子ビット・チップ上の既存の量子回路を活用して（例えば、フォトニック・レーザーの代わりに、アンテナに基づく電磁波を介して）１つまたは複数の量子ビットを熱的にアニールする（例えば、量子ビットまたは量子ビット・チップの既存の構造／回路を変更する必要なく、量子ビットをアニールする）、新しい手法を容易にすることである。これの追加の利点は、量子ビットの局所化されたアニーリング（例えば、隣接する量子ビットの特性に不要な影響を与えずに１つの量子ビットをアニールすること）を容易にすることである。任意選択的に、第１の定義された垂直方向のギャップの第１の長さは、円錐としての第１の電磁波の放射パターンのモデルに応じて変化することができる。この円錐は、アンテナ・チップ上の第１のアンテナから生じることができ、超伝導量子ビット・チップに向かって下方に広がることができる。利点は、局所化されたアニーリングを確実に実行するように（例えば、第１の電磁波がパッドの第１のセットの周囲を囲み／包み、それによって、第１のジョセフソン接合をアニールし、コンデンサ・パッドの第２のセットの周囲を囲まず／包まず、それによって、第２のジョセフソン接合をアニールしないように）第１のアンテナと量子ビット・チップの間に配置され得る、適切な距離の決定を容易にすることである。任意選択的に、システムは、アンテナ・チップ上の第２のアンテナをさらに備えることができる。第２のアンテナは、第２の電磁波を第２の量子ビットに向かって方向付けることができる。さらに、システムは、第２のアンテナと量子ビット・チップの間の第２の定義された垂直方向のギャップを含むことができる。第２の定義された垂直方向のギャップの第２の長さは、第２の電磁波が第２の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第２のセットの周囲を囲み、それによって、第２の量子ビットの第２のジョセフソン接合をアニールすることを引き起こすように、決定され得る。これの利点は、多量子ビット・チップ上の複数の量子ビットの独立した局所化されたアニーリングまたは同時の／並列な局所化されたアニーリングあるいはその両方（例えば、各量子ビットが、隣接する量子ビットのアニーリングのレベルと異なることができるアニーリングの個別のレベルを実現できるように、同じチップ上の２つ以上の量子ビットを同時に独立してアニールすること）を容易にし、それによって、アニーリング・プロセス全体を促進し、連続的アニーリングと比較して時間を節約することに加えて、周波数割り当てを改善し、量子クロストークを低減することである。
【0005】
本発明の実施形態によれば、コンピュータ実装方法は、第１の量子ビットおよび第２の量子ビットを含んでいる超伝導量子ビット・チップの上に位置するアンテナ・チップ上の第１のアンテナによって、第１の電磁波を第１の量子ビットに向かって方向付けることを含むことができる。この方法は、第１のアンテナによって、方向付けに基づいて第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合をアニールすることを含むこともできる。さらに、第１のアンテナと量子ビット・チップの間の第１の定義された垂直方向のギャップの第１の長さは、第１の電磁波が第１の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットの周囲を囲むことを引き起こすことができる。それによって、第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合を加熱することができる。さらに、この方法は、第２の量子ビット・チップ上の量子ビットのアニーリングを容易にするために、製造ラインにおいてアンテナ・チップを第２の超伝導量子ビット・チップに移動することを含むことができる。そのような移動は、アンテナ・チップと量子ビット・チップの間のマイクロマニピュレータ、ピエゾコントローラ、または一時的取り付け具によって容易にされ得る。これの利点は、量子ビット・チップ上の既存の量子回路を活用して量子ビットを熱的にアニールする新しい手法を容易にする（例えば、量子ビット・チップ上の既存の量子回路を変更する必要をなくす）ことである。これの追加の利点は、量子ビットの局所化されたアニーリング（例えば、量子ビット・チップ上の隣接する量子ビットを不必要にアニーリングせず、または量子ビット・チップ上の隣接する量子ビットに不要な影響を与えず、あるいはその両方を行わずに、１つの量子ビットをアニールすること）を容易にすることである。任意選択的に、第１の定義された垂直方向のギャップの第１の長さは、円錐としての第１の電磁波の放射パターンのモデルに応じて変化することができる。この円錐は、第１のアンテナから生じることができ、量子ビット・チップに向かって下方に広がることができる。これの利点は、局所化された量子ビット・アニーリング（例えば、隣接する量子ビット／ジョセフソン接合に誤って影響を与えずに対象の量子ビット／ジョセフソン接合をアニールすること）を確実に実行するように第１のアンテナと量子ビット・チップの間に配置するための適切な距離を決定することを、容易にすることである。任意選択的に、この方法は、アンテナ・チップ上の第２のアンテナによって、第２の電磁波を第２の量子ビットに向かって方向付けることをさらに含むことができる。さらに、この方法は、第２のアンテナによって、第２の電磁波の方向付けに基づいて第２の量子ビットの第２のジョセフソン接合をアニールすることを含むことができる。第２のアンテナと量子ビット・チップの間の第２の定義された垂直方向のギャップの第２の長さは、第２の電磁波が第２の量子ビットのコンデンサ・パッドの第２のセットの周囲を囲むことを引き起こすことができる。それによって、第２の量子ビットの第２のジョセフソン接合を加熱することができる。これの利点は、多量子ビット・チップ上の複数の量子ビットの独立した同時の（または連続的な）局所化されたアニーリング（例えば、チップ上の各量子ビットがアニーリングの個別のレベルを実現できるように、かつチップ上の個々の量子ビットのアニーリングの個別のレベルが異なることができるように、多量子ビット・チップ上の２つ以上の量子ビットを同時にアニールすること）を容易にすることである。
【0006】
本発明の実施形態によれば、デバイスは、第１のジョセフソン接合および第２のジョセフソン接合を含んでいる超伝導量子ビット・チップを備えることができる。このデバイスは、量子ビット・チップの上にアンテナ・チップを備えることもできる。第１のアンテナは、アンテナ・チップ上に存在することができ、第１の電磁波を第１のジョセフソン接合に向かって放射することができる。第２のアンテナは、アンテナ・チップ上に存在することができ、第２の電磁波を第２のジョセフソン接合に向かって放射することができる。さらに、このデバイスは、アンテナ・チップと量子ビット・チップの間に定義された垂直方向のギャップを含めて、アンテナ・チップを量子ビット・チップの上に配置することができる、マイクロマニピュレータ、ピエゾコントローラ、または一時的取り付け具を含むことができる。定義された垂直方向のギャップの長さは、第１の電磁波が第１のジョセフソン接合の周囲を囲み、それによって第１のジョセフソン接合をアニールすることを引き起こすように、かつ第２の電磁波が第２のジョセフソン接合の周囲を囲み、それによって第２のジョセフソン接合をアニールすることを引き起こすように、マイクロマニピュレータ、ピエゾコントローラ、または一時的取り付け具によって決定され得る。これの利点は、超伝導量子ビット・チップ上の既存の量子回路を利用して量子ビット・アニーリングの新しい手法を容易にし、それによって、特殊なアニーリング／同調回路を使用してチップを改良する必要性をなくすことである。これの別の利点は、マイクロマニピュレータ、ピエゾコントローラ、または一時的取り付け具によって量子ビット・チップの上のアンテナの正確な信頼できる配置を容易にし、それによって、アンテナ・チップによる量子ビットの信頼できる反復可能なアニーリングを可能にすることである。任意選択的に、定義された垂直方向のギャップの長さは、円錐の高さにほぼ等しくなることができる。円錐の基部は、第１のジョセフソン接合の周囲を囲むことができる。さらに、円錐の頂角は、第１の電磁波の放射パターンのメイン・ローブの３デシベルの角度のビーム幅にほぼ等しくなることができる。これの利点は、局所化されたアニーリング（例えば、隣接する量子ビットに不要な影響を与えずに少なくとも１つの量子ビットを意図的にアニールすること）を効果的かつ確実に実行するようにアンテナ・チップと量子ビット・チップの間に配置するための適切な距離を決定することを、容易にすることである。
【0007】
本発明の実施形態によれば、コンピュータ実装方法は、マイクロマニピュレータ、ピエゾコントローラ、または一時的取り付け具によって、第１のジョセフソン接合および第２のジョセフソン接合を含んでいる超伝導量子ビット・チップの上にアンテナ・チップを配置することを含むことができる。アンテナ・チップと量子ビット・チップの間に、定義された垂直方向のギャップが存在することができる。さらに、この方法は、アンテナ・チップによって、電磁波を第１のジョセフソン接合に向かって放射することを含むことができる。この方法は、アンテナ・チップによって、放射に基づいて第１のジョセフソン接合をアニールすることをさらに含むことができる。定義された垂直方向のギャップの長さは、電磁波が第１のジョセフソン接合の周囲を囲むことを引き起こすように、マイクロマニピュレータ、ピエゾコントローラ、または一時的取り付け具によって決定され得る。これの利点は、超伝導量子ビット・チップ上の既存の量子回路を利用して量子ビット・アニーリングの新しい手法を容易にし、それによって、特殊なアニーリング／同調回路を使用してチップを改良する必要性をなくすことである。これの別の利点は、量子ビットの局所化されたアニーリング（例えば、多量子ビット・チップ上の隣接する量子ビットを誤ってアニールせずに、多量子ビット・チップ上の少なくとも１つの量子ビットをアニールすること）を容易にすることである。任意選択的に、定義された垂直方向のギャップの長さは、円錐としての電磁波の放射パターンのモデルに応じて変化することができる。この円錐は、アンテナ・チップから生じることができ、量子ビット・チップに向かって広がることができる。これの利点は、局所化されたアニーリングを確実に実行するように量子ビット・チップからのアンテナ・チップの可能な距離を決定することを容易にすることである。
【0008】
本発明の実施形態によれば、コンピュータ実装方法は、システムによって、アンテナを含んでいるアンテナ・チップを、第１のジョセフソン接合を含んでいる第１の超伝導量子ビット・チップの上に配置することを含むことができる。この方法は、アンテナを介して第１の電磁波を第１のジョセフソン接合に向かって放射することによって、アンテナによって第１のジョセフソン接合をアニールすることを含むこともできる。この方法は、このシステムによって、第２のジョセフソン接合を含んでいる第２の超伝導量子ビット・チップの上にアンテナ・チップを配置することをさらに含むことができる。この方法は、アンテナを介して第２の電磁波を第２のジョセフソン接合に向かって放射することによって、アンテナによって第２のジョセフソン接合をアニールすることを含むこともできる。これの利点は、（例えば、量子ビット製造ラインにおいて使用するために）アニーリングのための行列に並べられた複数の超伝導量子ビット・チップにわたって、信頼できる反復可能なアニーリング・プロセスを容易にすることである。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1A】本発明の実施形態に従って、アンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの上面概略図である。
【図1B】本発明の実施形態に従って、アンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの側面概略図である。
【図2】本発明の実施形態に従って、アンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの等価回路図である。
【図3】本発明の実施形態に従って、定義された垂直方向のギャップを含む、アンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの側面概略図である。
【図4】本発明の実施形態に従って、定義された垂直方向のギャップを含む、アンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするコンピュータ実装方法のフロー図である。
【図5】本発明の実施形態に従って、アンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの放射パターン・グラフである。
【図6A】本発明の実施形態に従って、定義された垂直方向のギャップを含む、局所化されたアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの斜視概略図である。
【図6B】本発明の実施形態に従って、定義された垂直方向のギャップを含む、局所化されたアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの斜視概略図である。
【図6C】本発明の実施形態に従って、定義された垂直方向のギャップを含む、局所化されたアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの斜視概略図である。
【図7】本発明の実施形態に従って、スペーサを使用してアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを局所化することを容易にするシステムの側面概略図である。
【図8】本発明の実施形態に従って、複数の量子ビットのアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの側面概略図である。
【図9】本発明の実施形態に従って、アンテナに基づく量子ビット・アニーリングによって複数の量子ビットをアニールすることを容易にするコンピュータ実装方法のフロー図である。
【図10】本発明の実施形態に従って、放射される電磁波の波長を調整することを容易にするコンピュータ実装方法のフロー図である。
【図11】本発明の実施形態に従って、マイクロマニピュレータまたはピエゾコントローラを使用してアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの側面概略図である。
【図12】本発明の実施形態に従って、マイクロマニピュレータまたはピエゾコントローラを使用してアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするコンピュータ実装方法のフロー図である。
【図13】本発明の実施形態に従って、アニーリングのための行列に並べられた複数の超伝導量子ビット・チップにわたってアンテナ・チップを移動することによって、アンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするコンピュータ実装方法のフロー図である。
【図14】本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態を容易にすることができる動作環境のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下の詳細な説明は、例にすぎず、本発明または本出願あるいはその両方の実施形態またはそのユーザを制限するよう意図されていない。さらに、先行する「背景技術」または「発明の概要」のセクション、あるいは「発明を実施するための形態」のセクションで提示された、いずれかの明示された情報、または暗示された情報によって制約されるという意図はない。
【0011】
ここで、図面を参照して本発明の実施形態が説明され、全体を通して、類似する参照番号が、類似する要素を参照するために使用されている。以下の説明では、説明の目的で、本発明を十分に理解できるように、多数の特定の詳細が示されている。しかし、これらの特定の詳細がなくても、さまざまな事例において、本発明が実践され得るということは明らかである。
【0012】
超伝導量子ビットは、完全に操作可能な量子コンピュータを構築することに向かう有望な道筋を示す。これは、超伝導量子ビットが、（超伝導量子ビットを既存の集積回路技術によって設計および製造することを可能にする）巨視的レベルで（超伝導量子ビットを量子情報処理に使用することができる）量子力学的挙動を示すことができるためである。超伝導量子ビットの基礎的構成要素は、ジョセフソン接合である。ジョセフソン接合は、２つの超伝導材料の間に非超伝導材料を挟み込むことによって形成することができ、熱アニーリング（例えば、熱処理）によって変更することができる。量子ビットのアニーリング（例えば、量子ビットのジョセフソン接合のアニーリング）は、量子ビットの遷移周波数（例えば、量子ビットの基底状態と励起状態の間の遷移を示す共振周波数）を変更することができる。量子ビットの遷移周波数のそのような操作は、最適化された周波数割り当てを可能にし、それによって、周波数衝突または量子クロストークあるいはその両方を最小限に抑えることができる。例えば、各量子ビットが隣接する量子ビットの遷移周波数とは異なる遷移周波数を有するように、多量子ビット・チップ上の複数の量子ビットを個別に／独立してアニールすることができ、それによって、隣接する量子ビットが、特定の量子ビットのみにおいて応答を引き起こすよう意図されている計算信号または制御信号あるいはその両方に不適切に応答する可能性を低下させる。このようにして、量子ビットの同時の局所化されたアニーリングは、多量子ビット・チップの動作に恩恵をもたらす。しかし、従来技術における問題は、そのような同時の局所化された量子ビット・アニーリングを実行して量子ビットの周波数を変更するための既知の拡張可能な方法／システムが存在しないということである。
【0013】
本発明の実施形態は、従来技術におけるこの問題の解決策を提供することができる。本明細書に記載された本発明の実施形態は、同時の局所化された量子ビット・アニーリングを容易にするシステムおよびコンピュータ実装方法を含む。より詳細には、アンテナまたは電磁エミッタあるいはその両方を使用する同時のまたは局所化されたあるいはその両方の量子ビット・アニーリングの方法に関する本発明の実施形態が説明される。例えば、高周波エミッタ／アンテナが、電磁信号／電磁波をジョセフソン接合の１つまたは複数のコンデンサ・パッドのセットの上に放射することができ、ジョセフソン接合は、超伝導量子ビット・チップ上の量子ビットの構成要素である。パッドのセットは電磁信号／電磁波を受信することができ、すなわち、各パッドは受信アンテナ（例えば、パッチ・アンテナ）として機能することができる。パッドのセットによる受信に基づいて、電磁信号は、１つまたは複数のコンデンサ・パッドのセット内、またはジョセフソン接合からの定義された距離以内（例えば、パッドをジョセフソン接合に電気的に結合する回路線内）、あるいはその両方に、交流電流または交流電圧あるいはその両方を誘導することができる。この交流電流／交流電圧は、ジョセフソン接合を加熱することができる。そのような加熱は、ジョセフソン接合の特性に影響を与え、それによって、量子ビットの遷移周波数を変更することができる。したがって、量子ビット・チップに回路を追加すること、または量子ビット・チップから回路を差し引くこと、あるいはその両方を必要とせずに、局所化された量子ビット・アニーリングが実行され得る。局所化されたアニーリングを複数の量子ビットに対して同時に実行するように、複数の電磁エミッタ／アンテナが同時に実施され得る。このようにして、多量子ビット・チップ上の１つまたは複数の量子ビットの独立した同時の（または連続的な）局所化されたアニーリングを容易にすることによって、当技術分野における問題が対処される。
【0014】
本明細書に記載された本発明の実施形態は、量子ビット・アニーリング（例えば、量子ビットの熱アニーリング）の分野における技術的問題を技術的に解決するために、高度に専門的なハードウェアまたはソフトウェアあるいはその両方を採用するシステムおよびコンピュータ実装方法に関連している。
【0015】
具体的には、量子ビット・アニーリングの分野（量子アニーリングの分野とは全く異なり、分かれている）は、超伝導量子ビット・チップ上の１つまたは複数の超伝導量子ビットを個別に、独立して、または同時に、あるいはその組み合わせでアニールするための拡張可能で効率的なシステムまたはコンピュータ実装方法あるいはその両方の欠如という問題を抱えている。下で詳細に説明されているように本発明の実施形態は電磁送信器／アンテナを利用して超伝導量子ビット・チップ上の超伝導量子ビットのコンデンサ・パッドのセットを励起する拡張可能で効率的なシステムまたはコンピュータ実装方法あるいはその両方を提供することによって、この技術的問題に対処することができる。この送信器／アンテナは、電磁放射線（例えば、電磁波または電磁信号あるいはその両方）を量子ビットのコンデンサ・パッドに放射し、それによって量子ビットを加熱する（したがって、アニールする）ことができる。さらに、送信器／アンテナと量子ビット・チップの間の定義された垂直方向のギャップのサイズは、電磁信号／電磁波が対象の量子ビット／ジョセフソン接合のコンデンサ・パッドの周囲を囲み／包み、それによって、対象の量子ビット／ジョセフソン接合をアニールすること、および隣接する量子ビット／ジョセフソン接合のコンデンサ・パッドの周囲を囲む／包むのを防ぎ、それによって、隣接する量子ビット／ジョセフソン接合の不要な／誤ったアニーリングを防ぐことを引き起こすように、決定される。
【0016】
エミッタ／アンテナが、１対１の方法で量子ビット・チップ上の量子ビットに対応することができ、各エミッタ／アンテナは、個別にまたは独立してあるいはその両方で、電圧または周波数あるいはその両方を調整可能である。すなわち、各エミッタ／アンテナは、エミッタが生成できる電磁波の期間、周波数、または大きさ、あるいはその組み合わせを操作するように制御され得る。次に、各波／信号は、波／信号が放射される量子ビットの個別の量のアニーリングを引き起こすことができる。そのため、各量子ビットは、量子ビット・チップ上の隣接する量子ビットと比較して、アニーリングの一意のまたは定義されたあるいはその両方のレベルを受け取るように、（例えば、量子ビットに対応するエミッタ／アンテナの電圧または周波数あるいはその両方を調整することによって）個別にまたは独立してあるいはその両方でアニールされ得る。言い換えると、量子ビットの各々は、本明細書で開示されたシステムまたはコンピュータ実装方法あるいはその両方によって、アニーリングの定義されたレベルを実現することができる。例えば、本発明の実施形態は、第１の期間の間、第１の電磁信号によって第１の量子ビットをアニールすることと、第２の期間の間、第２の電磁信号によって第２の量子ビットをアニールすることとを容易にすることができ、これら２つの期間は、同じ長さまたは異なる長さあるいはその両方であることができるか、またはこれら２つの信号は、同じ周波数、波長、もしくは大きさ、またはその組み合わせ、または異なる周波数、波長、もしくは大きさ、またはその組み合わせ、あるいはその両方であることができる。さらに、エミッタ／アンテナは同時に動作し、それによって、量子ビットの独立したまたは同時の（または連続的な）あるいはその両方の局所化されアニーリング（例えば、第１の期間の間の第１の量子ビットのアニーリング、および第２の期間の間の第２の量子ビットのアニーリングであって、これら２つの期間が重複すること、または重複しないこと、あるいはその両方が可能である）を容易にすることができる。そのような同時の局所化されたアニーリングは、連続的アニーリングと比較して時間を節約し、周波数衝突または量子クロストークあるいはその両方を除去して多量子ビット・チップの動作／機能を改善するによって、従来技術における問題に対処する。
【0017】
開示されたシステムまたはコンピュータ実装方法あるいはその両方は、超伝導量子ビットを個別におよび同時に、効率的かつ正確にアニールすることができるだけでなく、量子ビットまたは量子ビット・チップあるいはその両方の量子回路を変更すること、修正すること、またはその他の方法で適応させること、あるいはその組み合わせを必要とせずに、アニールすることもできる。例えば、余分なコンデンサ、インダクタ、抵抗器、または任意のその他の回路、あるいはその組み合わせを、アニールされる量子ビットに物理的に半田付けすること、製造プロセスを通じて構築すること、結合すること、またはエッチングすること、あるいはその組み合わせを実行することが不要である。代わりに、本明細書で開示された本発明の実施形態は、量子ビット・チップ上の既存の量子回路を活用する（例えば、電磁波／電磁信号を、ジョセフソン接合にすでに結合されている既存のコンデンサ・パッドに放射する）ことによって、量子ビット・アニーリングを容易にすることができる。したがって、量子ビットの周波数を調整するための追加の同調回路を組み込む必要があるという従来技術の問題を、取り除くことができる。
【0018】
下でさらに詳細に説明される前述の技術的改善は、抽象的ではなく、単なる自然の法則でも自然現象でもなく、特殊な特定の具体的なハードウェアまたはソフトウェアあるいはその両方（例えば、電磁エミッタ／アンテナ、トランズモン・コンデンサ・パッドへの電磁信号の放射など）を使用せずに、人間によって実行することができない。
【0019】
ここで図１Ａおよび１Ｂを参照すると、超伝導量子ビット・チップ１０２上の量子ビットのアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にすることができるシステム１００を使用して、量子ビット／ジョセフソン接合の製造段階に関わらず、量子ビット・チップ１０２上の量子ビット／ジョセフソン接合のアンテナに基づくアニーリングを容易にすることができる。すなわち、システム１００は、量子ビット・チップ１０２上の量子ビット／ジョセフソン接合をアニールするアンテナに基づく量子ビット・アニーリング・システムであることができ、システム１００は、量子ビット／ジョセフソン接合の製造後、製造前、または製造中、あるいはその組み合わせでの処理／アニーリングに使用され得る。例えば、量子ビット・チップ１０２が完全に製造され、アニーリングの定義されたレベルに達した後に量子コンピュータ内に実装される準備ができているように、量子ビット・チップ１０２には、量子ビット、量子読み出し共振器、またはその他の量子回路が完全にエッチングされ／取り付けられ得る。本発明の他の実施形態では、システム１００によるアニールの後に、量子ビット・チップ１０２上の量子ビット／ジョセフソン接合に対して、追加の製造／処理が行われ得る。本発明のさらに他の実施形態では、システム１００を専用の量子ビット製造プロセスまたはジョセフソン接合製造プロセスあるいはその両方に組み込むことができ、量子ビット・チップ１０２は、１つまたは複数の量子ビット／ジョセフソン接合が構築される専用プラットフォーム／基板であり、量子ビット／ジョセフソン接合は、アニーリング後に量子ビット・チップ１０２から取り外されて、他の量子コンピューティング・チップに組み込まれる。
【0020】
量子ビット・チップ１０２は、１つまたは複数の非導電基板の１つまたは複数のシート／層の上または間あるいはその両方に積層された導電材料（例えば、銅など）の１つまたは複数のシート／層を備えているプリント基板であることができる。従来技術において知られた任意の適切な導体または非導電基板あるいはその両方が使用され得る。本発明の他の実施形態では、量子ビット・チップ１０２は、１つまたは複数の超伝導量子ビットを搬送するのに適した、従来技術において知られた任意のプラットフォームであることができる。量子ビット・チップ１０２は、その構造に関わらず、その上に１つまたは複数の超伝導量子ビットを含むことができ、超伝導量子ビットは、少なくとも１つのジョセフソン接合を備えている。
【0021】
図１Ａに示されているように、量子ビット・チップ１０２は、その上に超伝導量子ビットを含むことができ、この超伝導量子ビットは、ジョセフソン接合１０４（図では「Ｘ」で示されている）および１つまたは複数のコンデンサ・パッドのセット１０６を備えることができる。パッド１０６は、従来技術において知られた任意のコンデンサ・パッド構造を含むことができる。ジョセフソン接合１０４は、弱連結を介して２つの超伝導体を一緒に結合することによって作成され得る。前述したように、ジョセフソン接合１０４は、超伝導材料の２つの層の間に、非超伝導材料の薄層を挟み込むことによって実現することができ、この非超伝導材料の層は弱連結である（例えば、Ｓ－Ｎ－Ｓジョセフソン接合）。ジョセフソン接合１０４は、超伝導体を薄い絶縁バリアで分離することによって実現することもでき、この絶縁バリアは弱連結である（例えば、Ｓ－Ｉ－Ｓジョセフソン接合）。さらに、ジョセフソン接合１０４は、２つの超伝導体の間の接点に物理的圧縮を加えることによって実現することができ、この圧縮される点は弱連結である（例えば、Ｓ－ｓ－Ｓジョセフソン接合）。さらに、ジョセフソン接合１０４は、巨視的構造であるため、既知の集積回路技術または手法あるいはその両方（例えば、フォトリソグラフィ、成膜、スパッタリング、蒸着、不純物添加など）によって構築され得る。
【0022】
ジョセフソン接合１０４は、クーパー対の量子トンネル効果（例えば、電圧が加えられていないときに弱連結をトンネルする電子）を示すことができ、それによって、十分低い温度で接合を横切る超伝導電流の流れ（例えば、抵抗／散逸なしで流れる電流）を可能にする。巨視的レベルでの量子力学的挙動のため、ジョセフソン接合１０４は、量子ビット（または量子ビットの一部）（例えば、離散的／量子化されたエネルギー状態およびこれらのエネルギー状態の重ね合わせを占有することができるデバイス）として機能することができる。ジョセフソン接合１０４はトランズモン量子ビット（例えば、電荷量子ビットの一種）の構成要素になることができ、トランズモン量子ビットの量子化されたエネルギー状態は、ジョセフソン接合１０４を横断した整数個のクーパー対電子、または一部分においてジョセフソン接合１０４によって形成された超伝導アイランド上に存在する整数個のクーパー対電子、あるいはその両方に対応することができる。本発明の他の実施形態では、ジョセフソン接合１０４は、磁束量子ビット（例えば、磁束量子ビットの量子化されたエネルギー状態は、一部分においてジョセフソン接合１０４によって形成された超伝導ループを貫通する整数個の磁束量子に対応することができる）、位相量子ビット（例えば、位相量子ビットの量子化されたエネルギー状態は、ジョセフソン接合１０４を横切る量子電荷の発振振幅に対応することができる）などの、他の種類の量子ビットの構成要素になることができる。いずれの場合でも、ジョセフソン接合１０４の特性は、ジョセフソン接合１０４のこれらの量子化されたエネルギー状態間の遷移周波数に影響を与えることができ、そのため、ジョセフソン接合１０４を備えている量子ビットの遷移周波数の調整、修正、または変更、あるいはその組み合わせを実行するように、ジョセフソン接合１０４のアニーリング（例えば、熱処理）を実施することができる。前述したように、そのような調整、修正、または変更、あるいはその組み合わせを実施して、複数の量子ビット間の周波数衝突または量子クロストークあるいはその両方を減らし、それによって、多量子ビット・チップの機能または動作あるいはその両方を改善することができる。
【0023】
各図面は、トランズモン量子ビット設計、すなわち、ジョセフソン接合１０４がコンデンサに並列に結合されている超伝導量子ビットを示しており、この設計は、１つまたは複数のコンデンサ・パッドのセット１０６（「トランズモン・コンデンサ・パッド１０６」、「コンデンサ・パッド１０６」、または「パッド１０６」、あるいはその組み合わせとも呼ばれる）を含んでいる。しかし、当業者は、本発明の実施形態が、トランズモン構成だけでなく、他のコンデンサ・パッド構成（例えば、直列結合または並列結合あるいはその両方）を組み込むことができるということを理解するであろう。量子ビット・アニーリング・システム１００で使用できる他の量子ビット設計の一部の例としては、その他の種類の電荷量子ビット、位相量子ビット、磁束量子ビット、フラクソニウム量子ビット（fluxonium qubits）、エックスモン量子ビット（xmon qubits）、およびクアントロニウム量子ビット（quantronium qubits）などが挙げられる。言い換えると、本開示が、トランズモン量子ビット（例えば、トランズモン・コンデンサ・パッド１０６）の既存の量子回路を活用してトランズモン量子ビットの局所化されたアニーリングを実行することができる方法の詳細について明示的に説明するとしても、当業者は、本明細書に記載されたシステムまたはコンピュータ実装方法あるいはその両方が、他の量子ビット設計で既存の量子回路を活用して、それらの他の量子ビットのアニーリングを同様に容易にするように実装され得るということを理解するであろう。例えば、本明細書に記載されたシステムまたはコンピュータ実装方法あるいはその両方は、量子ビット・アニーリングを容易にするために、アンテナとして電磁信号／電磁波を受信することができる任意の種類の量子回路の構成要素と共に実装することができる。
【0024】
さらに、図１Ａおよび１Ｂが単一のジョセフソン接合１０４およびコンデンサ・パッドの単一のセット１０６のみを含んでいる量子ビットを示しているとしても、当業者は、量子ビット・チップ１０２上の量子ビットが任意の数のジョセフソン接合１０４または任意の数のコンデンサ・パッド１０６あるいはその両方を備えることができるということを理解するであろう。さらに、図１Ａおよび１Ｂは量子ビット・チップ１０２上の単一の超伝導量子ビットのみを示しているが、当業者は、任意の数の超伝導量子ビットが量子ビット・チップ１０２上に配置され得るということを理解するであろう。同様に、当業者は、追加の量子回路（例えば、読み出し共振器、磁束バイアス線など）を量子ビット・チップ１０２に組み込むことができ、そのような追加の量子回路が、導電的に、容量的に、または誘導的に、あるいはその組み合わせでジョセフソン接合１０４またはパッドのセット１０６あるいはその両方に結合されるということを、理解するであろう。
【0025】
システム１００は、エミッタ・チップ１０８（アンテナ・チップ１０８または半導体チップ１０８とも呼ばれ、図１Ａに示されていない）およびエミッタ・チップ１０８上の高周波（ＲＦ：radio frequency）エミッタ１１０（アンテナ１１０とも呼ばれる）を含むことができる。エミッタ・チップ１０８は、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０を操作可能なようにエミッタ・チップ１０８に半田付けするか、エッチングするか、または取り付けるか、あるいはその組み合わせを実行できるように、プリント基板構造または従来技術において知られた任意のその他のコンピュータ・チップ構造あるいはその両方を採用することができる。図１Ｂに示されているように、エミッタ・チップ１０８は、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０が量子ビット・チップ１０２の上に存在するように、量子ビット・チップ１０２の上に配置されるか、量子ビット・チップ１０２の上に取り付けられるか、または量子ビット・チップ１０２の上に存在するか、あるいはその組み合わせであることができる。ＲＦエミッタ／アンテナ１１０は、ジョセフソン接合１０４またはパッドのセット１０６（図１Ｂに示されている）あるいはその両方の垂直方向の真上または実質的に真上に配置され得る。本発明の他の実施形態では、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０は、量子ビット・チップ１０２の上に存在するが、ジョセフソン接合１０４またはパッドのセット１０６あるいはその両方の垂直方向の真上にも、実質的に真上にも存在しないように、配置され得る。
【0026】
図１Ｂに示されているように、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０は、１つまたは複数のコンデンサ・パッドのセット１０６に向かって、コンデンサ・パッドのセット１０６の上に、または１つまたは複数のコンデンサ・パッドのセット１０６の上に向けて、あるいはその組み合わせで、電磁信号／電磁波１１２の放射、生成、局所化、または方向付け、あるいはその組み合わせを実行することができる。ＲＦエミッタ／アンテナ１１０は、エミッタ・チップ１０８にエッチングされるか、半田付けされるか、またはその他の方法で取り付けられるか、あるいはその組み合わせである、マイクロストリップ・アンテナ（例えば、パッチ・アンテナ）であることができる。本発明の他の実施形態では、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０は、ダイポール・アンテナ、モノポール・アンテナ、アレイ・アンテナ、ループ・アンテナ、開口アンテナ、ホーン・アンテナ、パラボラ・アンテナ、またはプラズマ・アンテナなどであることができる。本発明のさらに他の実施形態では、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０は、従来技術において知られた、空間／空中を通って（またはその他の方法で導電体を有していない媒体を経由して、あるいはその両方で）電磁信号／電磁波を伝搬することができる任意のデバイス、アンテナ、または信号発生器、あるいはその組み合わせであることができる。
【0027】
ＲＦエミッタ／アンテナ１１０は、電圧または周波数あるいはその両方を調整可能であることができる。すなわち、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０は、信号／波１１２の特性を制御／操作するように、（例えば、伝搬する信号／波１１２を生成するためにＲＦエミッタ／アンテナ１１０に供給される入力交流電流または交流電圧あるいはその両方を制御／操作することによって）制御／操作され得る。ＲＦエミッタ／アンテナ１１０は、信号／波１１２の期間、周波数、または大きさ、あるいはその組み合わせを制御して、ジョセフソン接合１０４のアニーリングの定義されたレベルを生成することができる。例えば、信号／波１１２の放射を停止するために、伝搬する信号／波１１２を生成するためにＲＦエミッタ／アンテナ１１０に供給される入力交流電流または交流電圧あるいはその両方が停止され得る（例えば、ゼロに設定され得る）。したがって、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０は、アニーリングの定義されたレベルを達成することに基づいて放射を停止する（例えば、ＲＦエミッタ１１０が信号／波１１２の放射を開始してから定義された期間が経過した後に、放射を停止する）ことによって、信号／波１１２の期間を制御することができる。別の例として、信号／波１１２の周波数または波長あるいはその両方を増やすか、減らすか、またはその他の方法で制御するか、あるいはその組み合わせを実行するために、伝搬する信号／波１１２を生成するためにＲＦエミッタ／アンテナ１１０に供給される入力交流電流または交流電圧あるいはその両方の発振周波数が、増やされるか、減らされるか、またはその他の方法で制御されるか、あるいはその組み合わせが実行され得る。このようにして、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０は、信号／波１１２の周波数または波長あるいはその両方を制御して、ジョセフソン接合１０４のアニーリングを速くするか、または遅くするか、あるいはその両方を実行することができる。さらに別の例として、信号／波１１２の大きさを増やすか、減らすか、またはその他の方法で制御するか、あるいはその組み合わせを実行するために、伝搬する信号／波１１２を生成するためにＲＦエミッタ／アンテナ１１０に供給される入力交流電流または交流電圧あるいはその両方の大きさが、増やされるか、減らされるか、またはその他の方法で制御されるか、あるいはその組み合わせが実行され得る。このようにして、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０は、信号／波１１２の大きさを制御して、ジョセフソン接合１０４のアニーリングを速くするか、または遅くするか、あるいはその両方を実行することができる。ＲＦエミッタ／アンテナ１１０は、１つまたは複数の電圧制御発振器（ＶＣＯ）を備えることができ、これらの電圧制御発振器を使用して、電圧を調整可能な信号、電流を調整可能な信号、または周波数を調整可能な信号、あるいはその組み合わせを生成し、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０が信号／波１１２を生成して制御できるようにする。信号／波１１２は、（例えば、（３００キロヘルツ～３００ギガヘルツの範囲内などの）電磁スペクトルのマイクロ波領域に属する）１５０ギガヘルツ以上の周波数を有することができる。信号／波１１２は、ジョセフソン接合に与える損傷を制限するために、１ワットの最大電力を有することができる。
【0028】
ＲＦエミッタ／アンテナ１１０は、信号／波１１２が実質的に等方性を有するように（例えば、信号／波１１２が、すべての方向において実質的に同じ強度で放射され、それによって、実質的に球形の放射パターンを有するように）、信号／波１１２を放射／生成することができる。本発明の他の実施形態では、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０は、信号／波１１２が無指向性を有するように（例えば、電磁信号／電磁波１１２が、特定の軸に対して実質的に対称的に放射され、それによって、実質的にトーラス状の放射パターンを有するように）、信号／波１１２を放射／生成すること、または局所化する／方向付けること、あるいはその両方を実行することができる。本発明のさらに他の実施形態では、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０は、信号／波１１２が指向性を有するように（例えば、信号／波１１２が、他の方向よりも強く特定の方向に放射され、それによって、少なくとも１つのメイン・ローブを含む放射パターンを有するように）、信号／波１１２を放射／生成すること、または局所化する／方向付けること、あるいはその両方を実行することができる。いずれの場合でも、信号／波１１２は、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０によって、パッドのセット１０６に向かって、パッドのセット１０６の上に向けて、またはパッドのセット１０６の上に、あるいはその組み合わせで、放射され得る。
【0029】
図１Ｂに示されているように、パッドのセット１０６は、信号／波１１２が空間／空中を伝搬するときに、信号／波１１２の受信または捕捉あるいはその両方を実行することができる。そのような場合、パッドのセット１０６の各パッドは、信号／波１１２に曝されることに応答する受信アンテナ（例えば、受信パッチ・アンテナ）として機能することができる。下で説明されているように、パッド１０６による信号／波１１２の受信は、ジョセフソン接合１０４のアニーリングを引き起こすことができる。本開示は、量子ビットに結合された（例えば、ジョセフソン接合１０４に結合された）既存のパッド（例えば、パッドのセット１０６）を活用することによる量子ビット・アニーリングについて明示的に説明しているが、当業者は、容量的に、導電的に、または誘導的に、あるいはその組み合わせでジョセフソン接合に結合され、空間／空中を伝搬する電磁放射、電磁波、または電磁信号、あるいはその組み合わせを受信できる、量子ビット・チップ１０２上にある任意の既存の回路が、本発明の実施形態を実装するために活用され得るということを、理解するであろう。
【0030】
１つまたは複数のコンデンサ・パッドのセット１０６（または、信号／波１１２を受信できる量子ビット・チップ１０２上の任意のその他の回路、あるいはその両方）がジョセフソン接合１０４のアニーリングをどのように容易にすることができるかをさらによく理解するために、図２について検討する。ここで、図２を参照すると、信号／波１１２の受信時にパッド１０６およびジョセフソン接合１０４がどのように応答するかを示す回路図２００が示されている。
【0031】
最初に、高レベルの説明について検討する。図に示されているように、パッド１０６が、ジョセフソン接合１０４に並列に結合されたコンデンサを構成しているが、パッドのセット１０６の別々のパッド（図２では、それぞれ１０６のラベルが付けられている）が、ジョセフソン接合１０４に、（集合的に並列にではなく）個別に直列に結合されていると見なされ得る。前述したように、各パッド１０６は、受信アンテナとして機能し、それによって、信号／波１１２を受信／捕捉することができる。信号／波１１２を受信することに基づいて、パッド１０６は、ジョセフソン接合１０４からの定義された距離以内（例えば、パッドのセット１０６をジョセフソン接合１０４に電気的に結合する回路線内）に、交流電流または交流電圧あるいはその両方を生成することができる。次に、生成された交流電流または交流電圧あるいはその両方はジョセフソン接合１０４を加熱し、それによって、ジョセフソン接合１０４をアニールすることができる。
【0032】
ここで、さらに詳細な説明について検討する。前述したように、パッドのセット１０６の個々のパッドは、ジョセフソン接合１０４に個別に直列に結合されていると考えられ得る。やはり前述したように、各パッド１０６は信号／波１１２を受信／捕捉し、それによって、受信アンテナとして機能することができる。信号／波１１２に曝されたときに、パッドのセット１０６の各々に含まれる電子が、信号／波１１２の特性（例えば、周波数、波長、振幅、大きさなど）に従って発振を開始することができる。パッド１０６内の電子の発振は、各パッド１０６内で交流電流２０６または交流電圧２０８あるいはその両方を生成／誘導することができ、交流電流２０６または交流電圧２０８あるいはその両方は、信号／波１１２と実質的に同じ（または関連する、あるいはその両方の）周波数または大きさあるいはその両方を有する。したがって、それぞれ別々のパッド１０６は、信号／波１１２による励起に基づく別々の発振信号源２０２（例えば、交流電流源または交流電圧源あるいはその両方）と見なすことができ、各発振信号源２０２は、交流電流２０６または交流電圧２０８あるいはその両方を生成することができる。図２は、２つの別々のパッド１０６を示しているため、図２は、２つの対応する発振信号源２０２を示しており、各発振信号源２０２が交流電流２０６または交流電圧２０８あるいはその両方を生成する。しかし、当業者は、追加の、またはより少ない、あるいはその両方のコンデンサ・パッド（およびしたがって、発振信号源）が組み込まれ得るということを理解するであろう。全体として、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０を介したパッドのセット１０６上への信号／波１１２の放射の効果は、各パッド１０６に、空間／空中を伝搬する波／信号としてではなく、パッド１０６自体を通り、パッド１０６に結合している回路線を通ってジョセフソン接合１０４に流れる交流電流２０６または交流電圧２０８あるいはその両方として、信号／波１１２を別々に複製させる（または実質的に複製させる）ことである。
【0033】
交流電流２０６または交流電圧２０８あるいはその両方の周波数または大きさあるいはその両方を制御するように、信号／波１１２の周波数または大きさあるいはその両方が制御され得る。交流電圧２０８の大きさは、ジョセフソン接合１０４に損傷を与えるのを防ぐために、５０ミリボルト以下に制限され得る。
【0034】
ここで、各交流電流２０６または交流電圧２０８あるいはその両方が、対応する発振信号源２０２で（例えば、対応するパッド１０６で）生成され、対応する発振信号源２０２をジョセフソン接合１０４に電気的に接続する回路線を通って、対応する発振信号源２０２からジョセフソン接合１０４に流れることができる。図２で、「Ｚ」は、各発振信号源２０２からジョセフソン接合１０４へのインピーダンス２０４（すなわち、各パッド１０６から接合１０４へのインピーダンス）を表している。パッド１０６は、対称であることができ、そのため２つのインピーダンス２０４は等しくなることができる。そのような場合、オームの法則の複素数定式化（complex formulation）（例えば、Ｖ＝Ｉ＊Ｚ）が、２つの交流電流２０６も等しくなることができ、（図２に示されているように、２つの交流電流２０６が反対方向に流れるため）ジョセフソン接合１０４で合計され得るという結果をもたらす。本発明の他の実施形態では、パッド１０６は、非対称であることができ、そのため２つのインピーダンス２０４は異なることができる。そのような場合、オームの法則の複素数定式化は、２つの交流電流２０６も異なることができ、したがって、ジョセフソン接合１０４で部分的に打ち消し合うことができるという結果をもたらす。いずれの状況においても、交流電流２０６は、発振信号源２０２から（例えば、パッド１０６から）ジョセフソン接合１０４につながる回路線を通って前後に発振し、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０が信号／波１１２を放射する限り、そのような発振が継続することができる。
【0035】
複素電力方程式（complex power equation）（例えば、Ｐ＝Ｖ＊Ｉ）から知られているように、交流電流２０６の発振は、熱の形態で電力を散逸させ、それによって、発振信号源２０２をジョセフソン接合１０４に接続する回路線を加熱することができる。この発振中に、発振信号源２０２（例えば、パッド１０６）自体の温度も上昇することができる。次に、コンデンサ・パッド１０６およびコンデンサ・パッド１０６をジョセフソン接合１０４に結合する線のこの加熱が、（例えば、熱伝導を介して）ジョセフソン接合１０４を加熱することができる。そのような加熱は、ジョセフソン接合１０４の物理的特性または電気的特性あるいはその両方（例えば、その臨界電流、その標準状態の抵抗など）を変更し、それに応じて、ジョセフソン接合１０４を備えている量子ビットの遷移周波数を変更することができる。すなわち、本発明のさまざまな実施形態は、量子ビット・チップ上の既存の量子回路を活用して量子ビットをアニールし、それによって、量子ビットの周波数を調整するために特殊な同調回路を超伝導量子ビット・チップに組み込む必要があるという従来技術の問題に対処する／従来技術の問題を解決することができる。
【0036】
このようにして、ジョセフソン接合１０４を加熱し、アニーリングの定義されたレベルまたは望ましいレベルあるいはその両方を達成することができる。当業者が理解するであろうように、アニーリングの定義されたレベルは、ジョセフソン接合１０４が達成するべき定義された遷移周波数または望ましい遷移周波数あるいはその両方に基づくことができる。例えば、ジョセフソン接合１０４がＡの遷移周波数を有するべきである場合、ジョセフソン接合１０４は、時間Ｃの間、強度Ｂでアニールされなければならない。時間Ｃの間の必要な強度Ｂを提供するように、信号／波１１２の期間、周波数、または大きさ、あるいはその組み合わせが制御／調整され得る。さらに、ジョセフソン接合１０４の標準状態の電気抵抗を監視することによって（例えば、臨界電流を標準状態の抵抗に関連付けるアンベガオカ・バラトフの式に基づいて）、ジョセフソン接合１０４に対して実行されるアニーリングのレベルが監視され得る。当業者は、従来技術において知られたシステムおよび方法によって（例えば、オーム計などによって）、そのような監視が実施され得るということを理解するであろう。
【0037】
前述したように、図２は、信号／波１１２の受信に対するコンデンサ・パッド１０６およびジョセフソン接合１０４の電気的応答を示す回路図２００を示している。前述したように、図面はトランズモン構成（例えば、コンデンサのパッドであって、このコンデンサがジョセフソン接合１０４に並列に結合される）でパッドのセット１０６を示しているが、本明細書に記載されたシステムまたは方法あるいはその両方は、コンデンサ・パッド１０６の代わりにジョセフソン接合１０４に結合されたさまざまなその他の電気的構成要素と共に実装され得る（例えば、信号／波１１２を受信して交流電流２０６または交流電圧２０８あるいはその両方を生成できる任意の構成要素で十分であることがある）。当業者は、そのような実施形態の電気的特性を説明するために、異なるが類似している回路図を作成できるということを理解するであろう。
【0038】
ここで、図３について検討する。図に示されているように、システム３００は、量子ビット・チップ１０２と、コンデンサ・パッドのセット１０６を含んでいるジョセフソン接合１０４と、エミッタ／半導体チップ１０８と、量子ビット・チップ１０２の上に配置することができ、信号／波１１２をジョセフソン接合１０４に向かって放射する／方向付けることができるＲＦエミッタ／アンテナ１１０とを備えることができる。
【0039】
図に示されているように、量子ビット・チップ１０２は、１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第２のセット３０４と共に第２のジョセフソン接合３０２を含む、第２の量子ビットをさらに含むことができる。さらに、システム３００は、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０と量子ビット・チップ１０２の間に定義された垂直方向のギャップ３０６を含むことができる。定義された垂直方向のギャップ３０６の長さ（例えば、アンテナ１１０またはアンテナ・チップ１０８あるいはその両方を量子ビット・チップ１０２から分離するギャップ３０６の高さ）は、信号／波１１２がジョセフソン接合１０４のパッドのセット１０６の周囲を囲むことを引き起こすように決定され得る。これによって、実質的に前述したように、ジョセフソン接合１０４のアニーリングを引き起こすことができる。
【0040】
言い換えると、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０を量子ビット・チップ１０２から分離する距離（例えば、定義された垂直方向のギャップ３０６の高さ／長さ）は、第２のジョセフソン接合３０２の不要なアニーリングを引き起こさずにジョセフソン接合１０４の局所化されたアニーリングを容易にする適切な（高すぎず、または短すぎず、あるいはその両方である）サイズが決定されるように（例えば、ロボット・アーム、マイクロマニピュレータ、ピエゾコントローラ、スペーサ、およびその他の一時的取り付け具などによって）制御／調節され得る。定義された垂直方向のギャップ３０６の長さ／高さを制御／調節することによって、信号／波１１２によって周囲を囲まれる／包まれる量子ビット・チップ１０２の表面積の量を変更することができる。すなわち、信号／波１１２の伝播経路（例えば、信号／波１１２の伝播経路は、ガイドライン３０８によって示されている）内にある量子ビット・チップ１０２の表面積の量が、変更／制御され得る。例えば、図３に示されている定義された垂直方向のギャップ３０６の高さ／長さは、信号／波１１２がパッド１０６の周囲を囲む（例えば、パッド１０６がガイドライン３０８内にあり、したがって、信号／波１１２の伝播経路内にある）こと、およびパッド３０４の周囲を囲まない（例えば、パッド３０４がガイドライン３０８内にないため、信号／波１１２の伝播経路内にない）ことを引き起こすことができる。このようにして、パッド１０６は信号／波１１２を受信することができ、それによってジョセフソン接合１０４をアニールし、一方、パッド３０４は信号／波１１２を受信することができず、それによって第２のジョセフソン接合３０２のアニーリングを防ぐ。
【0041】
定義された垂直方向のギャップ３０６の高さ／長さは、変更／制御され得る。例えば、定義された垂直方向のギャップ３０６の高さ／長さが、図３に示されている高さ／長さよりも十分に大きい場合、パッドの第２のセット３０４の一部が信号／波１１２の伝播経路内（例えば、ガイドライン３０８内）に配置され得る。そのような場合、パッド３０４の少なくとも一部が信号／波１１２を受信し、それによって、第２のジョセフソン接合３０２をアニールするか、またはその他の方法で第２のジョセフソン接合３０２に影響を与えるか、あるいはその両方が発生する可能性がある。すなわち、定義された垂直方向のギャップ３０６の長さ／高さが大きすぎる場合、隣接する量子ビット／ジョセフソン接合が誤って、または不必要に、あるいはその両方でアニールされる／影響を受ける可能性がある。別の例として、定義された垂直方向のギャップ３０６の高さ／長さが、図３に示されている高さ／長さよりも十分に小さい場合、パッドの第１のセット１０６の一部が信号／波１１２の伝播経路の外側（例えば、ガイドライン３０８の外側）に配置され得る。そのような場合、パッド１０６の少なくとも一部が信号／波１１２を受信せず、それによって、ジョセフソン接合１０４のアニーリングが最適にならなくなる（または場合によっては、アニーリングが生じなくなる）可能性がある。すなわち、定義された垂直方向のギャップ３０６の長さ／高さが小さすぎる場合、対象の量子ビット／ジョセフソン接合の不十分な／最適でないアニーリングが発生することがある。
【0042】
前述したように、これの利点は、多量子ビット・チップ上の隣接する量子ビットを不必要にアニールせずに、多量子ビット・チップ上の少なくとも１つの対象の量子ビットの正確な信頼できる局所化されたアニーリングを容易にすることである。さらに具体的には、定義された垂直方向のギャップ３０６の高さ／長さを適切に決定することによって、隣接する量子ビットの不正確な、または誤った、あるいはその両方のアニーリングの問題を解決することができる。
【0043】
図３はＲＦエミッタ／アンテナ１１０をジョセフソン接合１０４の垂直方向の真上または実質的に真上あるいはその両方にあるように示しているが、当業者は、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０がそのように配置される必要がないこと、およびＲＦエミッタ／アンテナ１１０のその他の位置／構成が組み込まれ得るということを理解するであろう。さらに、図３は２つのジョセフソン接合（例えば、アニールされる対象のジョセフソン接合１０４およびアニールされない隣接するジョセフソン接合３０２）のみを示しているが、当業者は、任意の数の対象の量子ビット／ジョセフソン接合１０４または任意の数の隣接する量子ビット／ジョセフソン接合３０２あるいはその両方が量子ビット・チップ１０２に組み込まれ得るということを理解するであろう。同様に、図３はエミッタ／半導体チップ１０８上の１つのＲＦエミッタ／アンテナ１１０のみを示しているが、当業者は、任意の数のエミッタ／アンテナ１１０が組み込まれ得るということを理解するであろう。
【0044】
【0045】
ステップ４０２で、第１の量子ビットおよび第２の量子ビットを含んでいる超伝導量子ビット・チップの上に位置するアンテナ・チップ上の第１のアンテナが、第１の電磁波を第１の量子ビットに向かって方向付けることができる。４０４で、実質的に前述したように、次に第１のアンテナが、方向付けに基づいて第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合をアニールすることができる。さらに、第１のアンテナ（またはアンテナ・チップあるいはその両方）と量子ビット・チップの間の第１の定義された垂直方向のギャップの第１の長さは、第１の波が第１の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットの周囲を囲むことを引き起こすことができる。それによって、第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合を加熱することができる。さらに、図３に関連して上で説明されたように、第１の定義された垂直方向のギャップの第１の長さは、第１の波が第２の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第２のセットの周囲を囲むのを防ぎ、それによって、第２の量子ビットの第２のジョセフソン接合のアニーリングを防ぐことができる。やはり、これの利点は、多量子ビット・チップ上の隣接する量子ビットに誤って影響を与えずに、多量子ビット・チップ上の少なくとも１つの対象の量子ビットの信頼できる反復可能な局所化されたアニーリングを容易にすることである。さらに、４０６で、マイクロマニピュレータ、ピエゾコントローラ、または一時的取り付け具（例えば、アンテナ・チップを量子ビット・チップの上に一時的に取り付けることができるスペーサ、機械式クランプ、およびデバイス）が、（例えば、アンテナ・チップが第２の量子ビット・チップの上に存在するように）アンテナ・チップを第２の超伝導量子ビット・チップに移動することができる。これによって、実質的に前述したように、第２の量子ビット・チップ上の量子ビットのアニーリングを容易にすることができる。これの利点は、（例えば、量子ビットまたはジョセフソン接合製造ラインなどにおいて）アニーリングのための行列に並べられた複数の量子ビット・チップにわたって、一貫性のある信頼できる量子ビット・アニーリングを容易にすることである。
【0046】
ここで、定義された垂直方向のギャップ３０６のサイズを適切に決定する方法をさらに詳細に理解するために、図５～６Ｃについて検討する。図５は、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０によって放射されたか、または方向付けられたか、あるいはその両方である信号／波の強度の方向依存性のグラフ５００を示している。
【0047】
図に示されているように、グラフ５００は、エミッタ／半導体チップ１０８上のＲＦエミッタ／アンテナ１１０、およびエミッタ／アンテナ１１０によって生成された対応する放射パターン５０６を示している。放射パターン５０６は、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０によって放射された電磁信号／電磁波１１２のフォワード・ゲイン（例えば、強度）を、方向（例えば、角度θ）の関数としてデシベル・アイソトロピック（ｄＢｉ：decibel isotropic）の単位で表している。すなわち、グラフ５００は、波をすべての方向に均等に放射することができる仮想的等方性アンテナと相対的なアンテナ１１０のゲインを表している。示されているように、図５は、方向およびゲインの測定の２つの軸を示している。方向は、角度（例えば、角度θ）で表され、水平線の右端（例えば、θ＝０°）から反時計回りに測定される。ゲインは、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０を中心とする一連の同心円としてデシベル・アイソトロピック単位（例えば、ｄＢｉ）で測定される（例えば、グラフ５００の最も外側の外周上で０ｄＢｉから始まり、同心円がＲＦエミッタ／アンテナ１１０に近づくにつれて、－１０ｄＢｉに進み、次に－２０ｄＢｉに進み、その後－３０ｄＢｉに進む、などとなる）。当業者は、特定の方向での負のフォワード・ゲインが大きいほど、その方向での信号がより弱いことを表し、特定の方向での正のフォワード・ゲインが大きいほど、その方向での信号がより強いことを表すということを、理解するであろう。
【0048】
ここで、放射パターン５０６は、単なる例であり、実験的に収集されたデータとして、または産業への応用に役立つ参照データとして、解釈されるべきではない。代わりに、放射パターン５０６は、例示的な概念にすぎない。
【0049】
図に示されているように、放射パターン５０６は、グラフ５００の下側の３分の２の部分（例えば、約２４０°の角度範囲を表す約θ＝１５０°～約θ＝３０°）で最も強くなる（例えば、負の値が小さく、正の値が大きい）ことができる。したがって、放射パターン５００の断面は、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０によって放射された信号／波１１２のメイン・ローブを表すことができる。図にも示されているように、放射パターン５０６は、グラフ５００の上側の３分の１の部分（例えば、約１２０°の角度範囲を表す約θ＝３０°～約θ＝１５０°）で最も弱くなることができる。実際に、放射パターン５０６のこの部分は、１つまたは複数のバック／サイド・ローブ（例えば、図５に示されている３つのバック／サイド・ローブ）を含むことができる。当業者が理解するであろうように、放射パターンがアンテナによって変化することがあるため、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０に応じて、任意のその他の異なる放射パターンまたは変更された放射パターンあるいはその両方が、本発明のさまざまな実施形態（例えば、より多くのローブまたはより少ないローブあるいはその両方を含む実施形態、異なるゲイン値を含む実施形態など）に組み込まれ得る。
【0050】
ここで、定義された垂直方向のギャップ３０６の高さ／長さは、円錐としての信号／波１１２のモデルに応じて変化することができる。言い換えると、放射パターン５０６のメイン・ローブは、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０から下方に広がる円錐としてモデル化され／表され／近似され得る。これを説明するために、グラフ５００は、角度のビーム幅５０４を使用して、円錐５０２の投影を示すことができる。すなわち、ビーム幅５０４は、円錐５０２の頂角の角度範囲を表すことができる。１つまたは複数の実施形態では、ビーム幅５０４は、信号／波１１２のメイン・ローブ（例えば、放射パターン５０６のメイン・ローブ）の３デシベルの角度のビーム幅を表すことができる。当業者が理解するであろうように、－３ｄＢｉのフォワード・ゲインを含んでいる点によって表される３デシベルの角度のビーム幅は、放射パターン５０６の電力半値点（例えば、放射パターン５０６の強度が、等方性放射パターンの強度の約半分になる点）に対応することができる。図５に示されているように、３デシベルの角度のビーム幅（例えば、ビーム幅５０４）は、約６０度になることができる（ただし、エミッタ１１０に応じて、他の値が可能である）。図５は、放射パターン５０６のメイン・ローブの３デシベルの角度のビーム幅に対応するように角度のビーム幅５０４を示しているが、当業者は、角度のビーム幅５０４の他の値が組み込まれ得るということを理解するであろう。
【0051】
したがって、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０の放射パターン・グラフ（例えば、グラフ５００など）を調べることによって、放射パターンのメイン・ローブを数学的に近似することができる円錐（例えば、円錐５０２）の頂角（例えば、角度のビーム幅５０４）が取得／学習され得る。次に、下で説明されているように、この角度のビーム幅５０４を基本的な幾何学的計算において使用して、定義された垂直方向のギャップ３０６の適切な高さ／長さを決定することができる。
【0052】
図６Ａ～６Ｃは、システム３００の斜視図／等角図を示しており、さらに、角度のビーム幅５０４にほぼ等しい頂角を含んでいる円錐５０２の３次元斜視図を示すことができる。
【0053】
図に示されているように、円錐５０２は、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０から生じることができ、量子ビット・チップ１０２に向かって広がることができる。すなわち、円錐５０２は、信号／波１１２の放射パターン５０６のメイン・ローブを表す／近似することができる。このモデル（例えば、システム６００）を使用して、定義された垂直方向のギャップ３０６の適切な高さ／長さを決定することができる。例えば、定義された垂直方向のギャップ３０６の長さ／高さは、円錐５０２の高さにほぼ等しくなることができる。さらに、円錐５０２の基部は、パッドのセット１０６の周囲を囲むことができ、パッドの第２のセット３０４の周囲を囲むのを防ぐことができる。前述したように、これによって、第２のジョセフソン接合３０２を不必要にアニールせずに、ジョセフソン接合１０４のアニーリングを容易にすることができる。さらに、前述したように、円錐５０２の頂角は、信号／波１１２の放射パターンのメイン・ローブの３デシベルの角度のビーム幅（例えば、ビーム幅５０４）にほぼ等しくなることができる。
【0054】
そのため、グラフ５００などの放射パターン・グラフを調べることから、角度のビーム幅５０４が学習され／知られ得る。さらに、パッドのセット１０６の寸法がわかっていると仮定すると、円錐５０２の基部の半径が学習され得る（例えば、円錐５０２の基部の直径は、基部がパッドのセット１０６の周囲を囲むほど十分大きくなることができ、またはパッドのセット３０４の周囲を囲むのを防ぐほど十分小さくなることができ、あるいはその両方が可能である）。したがって、円錐５０２の高さは、三角法を使用して取得され得る。具体的には、円錐５０２の高さ（およびしたがって、定義された垂直方向のギャップ３０６の高さ／長さ）は、円錐５０２の基部の半径を角度のビーム幅５０４の２分の１の正接で割ることによって得られた商にほぼ等しくなることができる（例えば、高さ＝半径／（ｔａｎ（（ビーム幅）／２）））。当業者は、定義された垂直方向のギャップ３０６の高さ／長さを近似する他の方法が組み込まれ得るということを理解するであろう。
【0055】
図６Ｂおよび６Ｃは、定義された垂直方向のギャップ３０６の著しく短い、または著しく長い、あるいはその両方である高さ／長さを含んでいるシステム６００の透視図をそれぞれ示している。図６Ｂに示されているように、定義された垂直方向のギャップ３０６の高さ／長さが、図６Ａに示されている高さ／長さよりも十分小さい場合、円錐５０２は、パッドのセット１０６全体の周囲を囲むことができない（例えば、パッド１０６の少なくとも一部が、円錐５０２の基部によって覆われ得ない）。例えば、円錐５０２によって、パッドのセット１０６の一部６０２の周囲を囲むことができない。したがって、そのような場合、パッド１０６の少なくとも一部（例えば、一部６０２）は信号／波１１２を受信することができない。前述したように、これは、パッド１０６が信号／波１１２によって完全に／適切に励起され得ないため、ジョセフソン接合１０４の最適でないアニーリングをもたらすことがある。同様に、図６Ｃに示されているように、定義された垂直方向のギャップ３０６の高さ／長さが、図６Ａに示されている高さ／長さよりも十分大きい場合、円錐５０２は、パッドの第２のセット３０４の少なくとも一部（例えば、パッドの第２のセット３０４の一部６０４）の周囲を囲むことができる。したがって、そのような場合、パッド３０４の少なくとも一部（例えば、一部６０４）は信号／波１１２を受信することができる。前述したように、これは、パッド３０４が信号／波１１２によって部分的に励起され得るため、第２のジョセフソン接合３０２の不要な、または誤った、あるいはその両方のアニーリング（またはその他の変更あるいはその両方）をもたらすことがある。
【0056】
やはり、放射パターン・グラフ（例えば、グラフ５００）を調べて円錐５０２の適切な頂角（例えば、ビーム幅５０４）を取得することによって、および円錐５０２の基部の面積を調節することによって、基本的な三角法を用いて、定義された垂直方向のギャップ３０６の適切な高さ／長さが取得され得る。このようにして、多量子ビット・チップ上の量子ビットの一貫性のある信頼できる局所化されたアンテナに基づくアニーリングを容易にするように、アンテナを適切に配置する問題が解決され得る。
【0057】
当業者は、図６Ａ～６Ｃ（および本明細書における他の図）が一定の縮尺で描かれていないことを理解するであろう。
【0058】
ここで、図７について検討する。図に示されているように、システム７００は、量子ビット・チップ１０２と、パッドのセット１０６を含む第１のジョセフソン接合１０４と、パッドの第２のセット３０４を含む第２のジョセフソン接合３０２と、エミッタ／半導体チップ１０８と、信号／波１１２を方向付けることができるＲＦエミッタ／アンテナ１１０とを備えることができる。
【0059】
さらに、システム７００は、１つまたは複数のスペーサ７０２を備えることができる。スペーサ７０２は、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０（またはアンテナ・チップ１０８）と量子ビット・チップ１０２の間の定義された垂直方向のギャップ３０６に位置することができる。さらに、スペーサ７０２の高さは、定義された垂直方向のギャップ３０６の長さ／高さにほぼ等しくなることができる。すなわち、実質的に前述したように、スペーサ７０２は、十分な空間によってＲＦエミッタ／アンテナ１１０および量子ビット・チップ１０２を分離し、ジョセフソン接合１０４の局所化されたアニーリングを容易にするように、エミッタ／半導体チップ１０８と量子ビット・チップ１０２の間（またはその他の方法でＲＦエミッタ／アンテナ１１０と量子ビット・チップ１０２の間、あるいはその両方）に配置され得る。そのため、スペーサ７０２のサイズは、定義された垂直方向のギャップ３０６が特定の高さになり、信号／波１１２がパッドのセット１０６の周囲を囲む／包む（例えば、パッド１０６がガイドライン３０８内に存在する）こと、およびパッドの第２のセット３０４の周囲を囲まない／包まない（例えば、パッド３０４がガイドライン３０８内に存在しない）ことを引き起こすように、決定され得る。前述したように、これによって、第２のジョセフソン接合３０２をアニールせずに、ジョセフソン接合１０４のアニーリングを引き起こすことができる。当業者は、定義された垂直方向のギャップ３０６のサイズを適切に決定するようにアンテナ・チップ１０８を量子ビット・チップ１０２から分離するために、一時的取り付け具のその他の手段（例えば、機械式クランプ、スペーサ・ブロックなど）が組み込まれ得るということを理解するであろう。
【0060】
さらに、当業者は、スペーサ７０２の高さが、定義された垂直方向のギャップ３０６の高さと正確に同じになる必要はないということを理解するであろう。実際、図７からわかるように、スペーサ７０２の高さは、定義された垂直方向のギャップ３０６の高さ／長さおよびＲＦエミッタ／アンテナ１１０の垂直方向の高さ／厚さの合計に等しくなることができる。しかし、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０は、スペーサ７０２よりも大幅に短くなる（例えば、一部のパッチ・アンテナの場合、０．０３５ミリメートル程度に薄くなる）ことができる。したがって、当業者は、スペーサ７０２の高さが、まだ、定義された垂直方向のギャップ３０６の高さにほぼ等しいといえることを理解するであろう。
【0061】
当業者は、スペーサ７０２が、対象の接合のアニーリングに悪影響を与えずにアンテナ１１０を量子ビット・チップ１０２から確実に分離することができる、従来技術において知られた任意の適切な材料（例えば、絶縁体、プラスチック、木材、金属、セラミックなど）で作られ得るということを理解するであろう。
【0062】
ここで、図８について検討する。図に示されているように、システム８００は、量子ビット・チップ１０２と、パッドのセット１０６を含むジョセフソン接合１０４と、パッドの第２のセット３０４を含む第２のジョセフソン接合３０２と、エミッタ／半導体チップ１０８と、電磁信号／電磁波１１２を方向付けることができるＲＦエミッタ／アンテナ１１０とを備えることができる。
【0063】
さらに、システム８００は、エミッタ・チップ１０８上の第２のＲＦエミッタ／アンテナ８０２を備えることができる。第２のＲＦエミッタ／アンテナ８０２は、第２の電磁信号／電磁波８０４を第２のジョセフソン接合３０２に向かって（例えば、第２の量子ビットに向かって）方向付けることができる。さらに、システム８００は、第２のＲＦエミッタ／アンテナ８０２（またはエミッタ・チップ１０８）と量子ビット・チップ１０２の間の第２の定義された垂直方向のギャップ８０６を含むこともできる。第２の定義された垂直方向のギャップ８０６の第２の長さは、第２の電磁信号／電磁波８０４が第２の量子ビットのパッドの第２のセット３０４の周囲を囲み（例えば、パッド３０４がガイドライン８０８内に存在し）、それによって、第２の量子ビットの第２のジョセフソン接合３０２をアニールすることを引き起こすように、決定され得る。上で説明されたように、これによって、信号／波８０４がパッドのセット１０６の周囲を囲まない（例えば、パッド１０６がガイドライン８０８内に存在しない）ことを引き起こすことができる。
【0064】
当業者は、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０、信号／波１１２、および定義された垂直方向のギャップ３０６に関する説明の多くが第２のＲＦエミッタ／アンテナ８０２、第２の信号／波８０４、および第２の定義された垂直方向のギャップ８０６に適用され得るということを理解するであろう。さらに、当業者は、第２の定義された垂直方向のギャップ８０６の長さ／高さが、定義された垂直方向のギャップ３０６の長さ／高さと、ほぼ等しくなること、または等しくならないことができ、実質的に同じ方法で決定され得るということを理解するであろう。実質的に前述したように、アンテナ１１０および８０２のうちの１つは、各アンテナ１１０および８０２によってアニールされる量子ビット／ジョセフソン接合の数またはアニールされない量子ビット／ジョセフソン接合の数あるいはその両方を制御／調節するように、他のアンテナよりも量子ビット・チップ１０２から近い位置または遠い位置あるいはその両方に存在することができる。例えば、定義された垂直方向のギャップ３０６は、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０が１つまたは少数あるいはその両方の対象の量子ビット／ジョセフソン接合のみをアニールし、一方、第２のＲＦエミッタ／アンテナ８０２が複数またはさらに多くあるいはその両方の量子ビット／ジョセフソン接合をアニールするように、第２の定義された垂直方向のギャップ８０６よりも大幅に短くなることができる。
【0065】
さらに、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０は、第１の期間の間、信号／波１１２を方向付けることができる。同様に、第２のＲＦエミッタ／アンテナ８０２は、第２の期間の間、第２の信号／波８０４を方向付けることができる。さらに、第１の期間および第２の期間は、重複することができる（例えば、アンテナ１１０および８０２は、ジョセフソン接合１０４および３０２を同時にアニールすることができる）。本発明の他の実施形態では、第１の期間および第２の期間は、重複しない（例えば、連続的アニーリングになる）ことができる。さらに、第１および第２の期間は、異なる長さまたは同じ長さあるいはその両方（例えば、同じ持続時間または異なる持続時間あるいはその両方のアニーリング）になることができる。当業者は、アンテナ１１０および８０２の動作の持続時間またはタイミングあるいはその両方（例えば、接合１０４および３０２のアニーリングの持続時間またはタイミングあるいはその両方）が、産業への応用の背景または環境あるいはその両方（例えば、利用可能な処理時間が少ない場合の並列なアニーリングなど）に基づいて制御され得るということを理解するであろう。
【0066】
同様に、ＲＦエミッタ／アンテナ１１０および８０２の各々は、（例えば、生成される信号／波１１２および８０４の大きさまたは周波数あるいはその両方を制御するように）独立して電圧または周波数あるいはその両方を調整可能であることができる。この調整可能性を使用して、ジョセフソン接合１０４および３０２のアニーリングの定義されたレベルまたは個別のレベルあるいはその両方（例えば、１つの接合を別の接合よりも多くまたは少なくアニールすること）を実現することができる。図８は、ジョセフソン接合１０４および３０２の同時のアニーリングの場合に、信号／波１１２および第２の信号／波８０４が、互いに実質的に干渉しないで空間／空中を伝搬し得るか、またはそれらの各対象の量子ビット／コンデンサ・パッドによって受信され得るか、あるいはその両方が実行され得るように、それらの各ＲＦエミッタ／アンテナによってそれぞれ独立して局所化され得るということを示している。各波１１２および８０４の大きさまたは周波数あるいはその両方が独立して／個別に制御／調整され得るため、各ジョセフソン接合１０４および３０２は、アニーリングの定義された／個別のレベルを実現するように独立してアニールすることができ、そのようなアニーリングは、１つの接合のアニーリングが他の接合のアニーリングに実質的に影響を与えることなく、同時に発生することができる。
【0067】
前述したように、これの利点は、各対象の量子ビットが、隣接する量子ビットと比較してアニーリングの個別のレベルを実現できるように、かつ各量子ビットのアニーリングが隣接する量子ビットのアニーリングのレベルに必ずしも影響を与えないように、多量子ビット・チップ上の複数の量子ビットの独立した同時の局所化されたアニーリングを容易にすることである。
【0068】
図９は、コンピュータ実装方法９００を示しており、コンピュータ実装方法９００はコンピュータ実装方法４００を含むことができ、第２のジョセフソン接合のアニーリングをさらに含むことができる。
【0069】
４０２で、第１の量子ビットおよび第２の量子ビットを含んでいる超伝導量子ビット・チップの上に位置するアンテナ・チップ上の第１のアンテナが、第１の電磁波を第１の量子ビットに向かって方向付けることができる。４０４で、第１のアンテナが、方向付けに基づいて第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合をアニールすることができる。さらに、第１のアンテナと量子ビット・チップの間の第１の定義された垂直方向のギャップの第１の長さは、第１の波が第１の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットの周囲を囲むことを引き起こし、それによって、第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合を加熱することができる。前述したように、これによって、第１の波が第２の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第２のセットの周囲を囲むのを防ぐことを引き起こし、それによって、第２の量子ビットの第２のジョセフソン接合を加熱しないようにすることができる。
【0070】
ここで、９０２で、アンテナ・チップ上の第２のアンテナが、第２の電磁波を第２のジョセフソン接合に向かって方向付けることができる。９０４で、第２のアンテナが、第２の波の方向付けに基づいて第２の量子ビットの第２のジョセフソン接合をアニールすることができる。さらに、第２のアンテナと量子ビット・チップの間の第２の定義された垂直方向のギャップの第２の長さは、第２の波が第２の量子ビットのコンデンサ・パッドの第２のセットの周囲を囲むことを引き起こし、それによって、第２の量子ビットの第２のジョセフソン接合を加熱することができる。上で説明されたように、これによって、第２の波がパッドの第１のセットの周囲を囲まないことを引き起こし、それによって、第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合を加熱しないようにすることができる。前述したように、各アンテナは、個別に／独立して電圧または周波数あるいはその両方を調整可能であることができる。したがって、これによって、１つの量子ビットのアニーリングが別の量子ビットのアニーリングに実質的に影響を与えないように、多量子ビット・チップ上の複数の量子ビットの独立したまたは同時のあるいはその両方の（または連続的な）局所化されたアニーリングを有利に容易にすることができる。最後に、４０６で、前述したように、マイクロマニピュレータ、ピエゾコントローラ、または一時的取り付け具が、アンテナ・チップを第２の超伝導量子ビット・チップに移動し、第２の量子ビット・チップ上の量子ビットのアニーリングを容易にすることができる。
【0071】
図１０は、放射される電磁波の波長を調整することを容易にするコンピュータ実装方法のフロー図である。
【0072】
最初の２つのステップは、前述したとおりであることができる。４０２で、第１の量子ビットおよび第２の量子ビットを含んでいる超伝導量子ビット・チップの上に位置するアンテナ・チップ上の第１のアンテナが、第１の電磁波を第１の量子ビットに向かって方向付けることができる。４０４で、第１のアンテナが、方向付けに基づいて第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合をアニールすることができる。さらに、第１のアンテナと量子ビット・チップの間の第１の定義された垂直方向のギャップの第１の長さは、第１の波が第１の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットの周囲を囲むことを引き起こし、それによって、第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合を加熱することができる。前述したように、これによって、第１の波が第２の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第２のセットの周囲を囲むのを防ぐことを引き起こし、それによって、第２の量子ビットの第２のジョセフソン接合を加熱しないようにすることができる。
【0073】
ここで、１００２で、第１のアンテナが、パッドの第１のセットの第１の物理的寸法に基づいて第１の波の第１の波長を調整することができる。第１の波長は、パッドの第１のセットの第１の物理的寸法の約４倍以上になることができる。例えば、前述したように、第１のセットの各パッドは、受信パッチ・アンテナとして機能することができる。当業者が理解するであろうように、パッチ・アンテナは、それらのマイクロストリップの伝達長（例えば、第１の物理的寸法）の２倍程度の長さの波長を有する信号／波を効率的に受信／送信することができる。そのようなアンテナは、それらのアンテナ長の４倍程度の長さの波長を有する信号／波を効率的に受信／送信することができる。これの利点は、放射される／方向付けられる波を、コンデンサ・パッドによって確実に受信され得るように制御／調整することである。
【0074】
ここで、図１１について検討する。図に示されているように、システム１１００は、（１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセット１１０６を伴う）第１のジョセフソン接合１１０４および（１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第２のセット１１１０を伴う）第２のジョセフソン接合１１０８を含んでいる超伝導量子ビット・チップ１１０２を備えることができる。システム１１００は、量子ビット・チップ１１０２の上にアンテナ・チップ１１２０を含むこともできる。第１のアンテナ１１１２は、アンテナ・チップ１１２０上に存在することができ、第１の電磁波１１１４を第１のジョセフソン接合１１０４に向かって放射することができる。第２のアンテナ１１２２は、アンテナ・チップ１１２０上に存在することができ、第２の電磁波１１２４を第２のジョセフソン接合１１０８に向かって放射することができる。さらに、システム１１００は、アンテナ・チップ１１２０（またはアンテナ１１１２および１１２２あるいはその両方）と量子ビット・チップ１１０２の間に定義された垂直方向のギャップ１１１８を含めて、アンテナ・チップ１１２０を量子ビット・チップ１１０２の上に配置することができる、マイクロマニピュレータまたはピエゾコントローラ１１１６（または図１１に示されていない、前述したようなマイクロマニピュレータまたは一時的取り付け具、あるいはその両方）を備えることができる。さらに、定義された垂直方向のギャップ１１１８の長さ／高さは、第１の波１１１４が第１のジョセフソン接合１１０４の周囲を囲む（第２のジョセフソン接合１１０８の周囲を囲まない）ことを引き起こし、それによって、第１のジョセフソン接合１１０４をアニールする（第２のジョセフソン接合１１０８をアニールしない）ように、マイクロマニピュレータまたはピエゾコントローラ１１１６によって決定され得る。さらに、定義された垂直方向のギャップの長さ／高さは、第２の波１１２４が第２のジョセフソン接合１１０８の周囲を囲む（第１のジョセフソン接合１１０４の周囲を囲まない）ことを引き起こし、それによって、第２のジョセフソン接合１１０８をアニールする（第１のジョセフソン接合１１０４をアニールしない）ように、決定され得る。当業者は、図３および図８に関する説明の多くが図１１に当てはまることができるということを理解するであろう。
【0075】
ここで、マイクロマニピュレータ／ピエゾコントローラ１１１６は、アンテナ・チップ１１２０と物理的に相互作用すること、またはアンテナ・チップ１１２０を物理的に移動するか、操作するか、配置するか、もしくは方向付けるか、またはその組み合わせを実行すること、あるいはその両方を実行することができる、デバイス（例えば、ロボット・アーム、メカトロニックな爪、その他の微小電気機械デバイスなど）であることができる。マイクロマニピュレータ／ピエゾコントローラ１１１６は、３軸制御を行うことができる（例えば、３次元空間内でｘ軸、ｙ軸、またはｚ軸、あるいはその組み合わせに沿ってアンテナ・チップ１１２０を配置することができる）。本発明のその他の実施形態では、マイクロマニピュレータ／ピエゾコントローラ１１１６は、球座標に従って移動する（例えば、方位角、高度、および半径を制御する）ことによって、３次元空間内でアンテナ・チップ１１２０を配置することができる。本発明のさらに他の実施形態では、より少ない自由度が組み込まれ得る（例えば、定義された垂直方向のギャップ１１１８の高さを変える／制御するように、アンテナ・チップ１１２０を垂直方向のみに配置できるか、または量子ビット・チップ１１０２と平行な平面内のみで移動できるか、など）。量子ビットおよびジョセフソン接合は極端に小さい（例えば、場合によっては、サブミクロン寸法になる）可能性があるため、アンテナ・チップ１１２０を量子ビット・チップ１１０２の上に物理的に配置するには、高精度の電気的に制御されたアクチュエータなしでは実現できないレベルの移動精度が必要になることがある。マイクロマニピュレータ／ピエゾコントローラ１１１６を組み込むことによってこの問題を解決し、それによって、量子ビット・チップ１１０２の上のアンテナ・チップ１１０２の位置／向きに対する正確な制御を可能にすることができる。当業者が理解するであろうように、アンテナ・チップ１１２０と物理的に相互作用するか、またはアンテナ・チップ１１２０を操作するか、あるいはその両方を行うことができる従来技術において知られた任意の電気機械デバイス（例えば、作動ピストン、サーボ・モータ、ＤＣモータ、圧電アクチュエータ、空気圧式アクチュエータ、微小電気機械アクチュエータなど）が組み込まれ得る。さらに、一時的取り付け具（例えば、スペーサ、機械式クランプなど）も組み込まれ得る。
【0076】
図１１は単一のマイクロマニピュレータ／ピエゾコントローラ１１１６ならびに２つのアンテナ１１１２および１１２２のみを示しているが、当業者は、任意の数のマイクロマニピュレータまたはアンテナあるいはその両方が組み込まれ得るということを理解するであろう。
【0077】
前述したように、定義された垂直方向のギャップ１１１８の長さは、円錐の高さにほぼ等しくなることができる。実質的に前述したように、円錐の基部は、パッドの第１のセット１１０６の周囲を囲む（例えば、ジョセフソン接合１１０４の周囲を囲む）ことができ、円錐の頂角は、第１の電磁波１１１４の放射パターンのメイン・ローブの３デシベルの角度のビーム幅にほぼ等しくなることができる。
【0078】
図１２は、マイクロマニピュレータまたはピエゾコントローラを使用してアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするコンピュータ実装方法のフロー図である。
【0079】
１２０２で、マイクロマニピュレータ、ピエゾコントローラ、または一時的取り付け具が、アンテナ・チップを、第１のジョセフソン接合および第２のジョセフソン接合を含んでいる超伝導量子ビット・チップの上に配置することができる。さらに、マイクロマニピュレータ、ピエゾコントローラ、または一時的取り付け具は、アンテナ・チップと量子ビット・チップの間の定義された垂直方向のギャップを作成することができる。１２０４で、アンテナが、電磁波を第１のジョセフソン接合に向かって放射することができる。１２０６で、アンテナが、放射に基づいて第１のジョセフソン接合をアニールすることができる。さらに、定義された垂直方向のギャップの長さは、実質的に前述したように、波が第１のジョセフソン接合の周囲を囲むことを引き起こすように（かつ、例えば、第２のジョセフソン接合の周囲を囲むのを防ぐように）、マイクロマニピュレータ、ピエゾコントローラ、または一時的取り付け具によって決定され得る。
【0080】
さまざまな実施形態では、前述したように、定義された垂直方向のギャップの長さは、円錐としての波の放射パターンのモデルに応じて変化することができる。例えば、この円錐は、アンテナ・チップから生じることができ、量子ビット・チップに向かって広がることができる。定義された垂直方向のギャップの長さは、円錐の高さにほぼ等しくなることができる。そのような場合、円錐の基部は第１のジョセフソン接合の周囲を囲むことができ、円錐の頂角は、波の放射パターンのメイン・ローブの３デシベルの角度のビーム幅にほぼ等しくなることができる。やはり、これによって、多量子ビット・チップ上で局所化された独立した量子ビット・アニーリングを確実に一貫して実行するように、アンテナを量子ビット・チップの上に配置する問題を解決することができる。
【0081】
図１３は、アニーリングのための行列に並べられた複数の超伝導量子ビット・チップにわたってアンテナ・チップを移動することによって、アンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするコンピュータ実装方法のフロー図である。
【0082】
１３０２で、システムが、アンテナを含んでいるアンテナ・チップを、第１のジョセフソン接合を含んでいる第１の超伝導量子ビット・チップの上に配置することができる。１３０４で、アンテナが、第１の電磁波を第１のジョセフソン接合に向かって放射することによって、第１のジョセフソン接合をアニールすることができる。１３０６で、システムが、アンテナ・チップを、第２のジョセフソン接合を含んでいる第２の超伝導量子ビット・チップの上に配置することができる。１３０８で、アンテナが、第２の電磁波を第２のジョセフソン接合に向かって放射することによって、第２のジョセフソン接合をアニールすることができる。
【0083】
言い換えると、方法１３００は、アニールすることが望ましい／アニールするために行列に並べられた複数の量子ビット・チップにわたってアンテナ・チップ（例えば、エミッタ／アンテナを含んでおり、専用の量子ビット・アニーリング製造プロセスまたは製造ライン内にある半導体チップ）を移動することを容易にすることができる。複数の量子ビット・チップは、組み立てラインまたはコンベヤー・ベルトあるいはその両方を介してアンテナ・チップに提供され得る。アンテナ・チップは、特定の種類／設計の量子ビット・チップ上の複数の量子ビットに１対１方式で対応するように配置された複数のアンテナを含むことができる。そのような場合、複数の量子ビット・チップ（例えば、すべての量子ビット・チップがその特定の種類／設計に一致する）がアンテナ・チップに提供され、組み立てライン方式でアニールされ得る。異なる種類／設計の量子ビット・チップは、（例えば、異なる種類／設計の量子ビット・チップに１対１方式で対応するように異なる構成で半導体チップ上に配置された複数のアンテナを含んでいる）異なる種類／設計の半導体チップを必要とすることがある。当業者は、他の構成が組み込まれ得るということを理解するであろう。
【0084】
実質的に説明されたように、アンテナ・チップを第１の量子ビット・チップの上に配置すること、およびアンテナ・チップを第２の量子ビット・チップの上に配置することは、マイクロマニピュレータ、ピエゾコントローラ、または一時的取り付け具のうちの少なくとも１つを使用して実行され得る。本発明の他の実施形態では、アンテナ・チップを固定することができ、量子ビット・チップをアニーリングのためにアンテナ・チップに提供することができる。
【0085】
説明を簡単にするために、一連の動作としてコンピュータ実装方法が示され、説明される。本革新技術が、示された動作によって、または動作の順序によって、あるいはその両方によって制限されず、例えば動作が、本明細書において提示されておらず、説明されていない他の動作と共に、さまざまな順序で、または同時に、あるいはその両方で発生できるということが、理解されるべきである。さらに、本発明に従ってコンピュータ実装方法を実装するために、示されているすべての動作が必要でなくてもよい。加えて、当業者は、コンピュータ実装方法が、代替として、状態図を介して相互に関連する一連の状態またはイベントとして表され得るということを理解するであろう。そのようなコンピュータ実装方法をコンピュータに輸送および転送するのを容易にするために、以下および本明細書全体を通じて開示されたコンピュータ実装方法を製品に格納できるということが、さらに理解されるべきである。製品という用語は、本明細書において使用されるとき、任意のコンピュータ可読デバイスまたはコンピュータ可読ストレージ媒体からアクセスできるコンピュータ・プログラムを包含するよう意図されている。
【0086】
開示される対象のさまざまな態様の背景を提供するために、図１４および以下の説明は、開示される対象のさまざまな態様が実装され得る適切な環境の概要を示すよう意図されている。図１４は、本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態を容易にすることができる例示的な非限定的動作環境のブロック図を示している。本明細書に記載された他の実施形態で採用されている類似する要素の説明の繰り返しは、簡潔にするために省略されている。図１４を参照すると、本開示のさまざまな態様を実装するための適切な動作環境１４００は、コンピュータ１４１２を含むこともできる。コンピュータ１４１２は、処理ユニット１４１４、システム・メモリ１４１６、およびシステム・バス１４１８を含むこともできる。システム・バス１４１８は、システム・メモリ１４１６を含むが、これに限定されないシステム・コンポーネントを、処理ユニット１４１４に結合する。処理ユニット１４１４は、さまざまな使用可能なプロセッサのいずれかであることができる。デュアル・マイクロプロセッサおよびその他のマルチプロセッサ・アーキテクチャが、処理ユニット１４１４として採用されてもよい。システム・バス１４１８は、インダストリ・スタンダード・アーキテクチャ（ＩＳＡ：Industry Standard Architecture）、マイクロ・チャネル・アーキテクチャ（ＭＣＡ：Micro Channel Architecture）、拡張ＩＳＡ（ＥＩＳＡ：Extended ISA）、インテリジェント・ドライブ・エレクトロニクス（ＩＤＥ：Intelligent Drive Electronics）、ＶＥＳＡローカル・バス（ＶＬＢ：VESA Local Bus）、ペリフェラル・コンポーネント・インターコネクト（ＰＣＩ：Peripheral Component Interconnect）、カード・バス、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ：Universal Serial Bus）、アドバンスト・グラフィック・ポート（ＡＧＰ：Advanced Graphics Port）、ファイヤーワイヤ（ＩＥＥＥ １３９４）、および小型コンピュータ・システム・インターフェイス（ＳＣＳＩ：Small Computer Systems Interface）を含むが、これらに限定されない、任意のさまざまな使用可能なバス・アーキテクチャを使用する、メモリ・バスもしくはメモリ・コントローラ、ペリフェラル・バスもしくは外部バス、またはローカル・バス、あるいはその組み合わせを含む、複数の種類のバス構造のいずれかであることができる。システム・メモリ１４１６は、揮発性メモリ１４２０および不揮発性メモリ１４２２を含むこともできる。起動中などにコンピュータ１４１２内の要素間で情報を転送するための基本ルーチンを含んでいる基本入出力システム（ＢＩＯＳ：basic input/output system）が、不揮発性メモリ１４２２に格納される。不揮発性メモリ１４２２の例としては、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ：read only memory）、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ：programmable ROM）、電気的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ：electrically programmable ROM）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ：electrically erasable programmable ROM）、フラッシュ・メモリ、または不揮発性ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ：random access memory）（例えば、強誘電体ＲＡＭ（ＦｅＲＡＭ：ferroelectric RAM））が挙げられるが、これらに限定されない。揮発性メモリ１４２０は、外部キャッシュ・メモリとして機能するランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）を含むこともできる。例えばＲＡＭは、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ：static RAM）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ：dynamic RAM）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ：synchronous DRAM）、ダブル・データ・レートＳＤＲＡＭ（ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ：double data rate SDRAM）、拡張ＳＤＲＡＭ（ＥＳＤＲＡＭ）、シンクリンクＤＲＡＭ（ＳＬＤＲＡＭ：Synchlink DRAM）、ダイレクト・ラムバスＲＡＭ（ＤＲＲＡＭ：direct Rambus RAM）、ダイレクト・ラムバス・ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＤＲＡＭ：direct Rambus dynamic RAM）、およびラムバス・ダイナミックＲＡＭなどの、ただしこれらに限定されない、多くの形態で利用可能である。
【0087】
コンピュータ１４１２は、取り外し可能／取り外し不可能な揮発性／不揮発性のコンピュータ・ストレージ媒体を含むこともできる。例えば図１４は、ディスク・ストレージ１４２４を示している。ディスク・ストレージ１４２４は、磁気ディスク・ドライブ、フロッピー（Ｒ）・ディスク・ドライブ、テープ・ドライブ、Ｊａｚドライブ、Ｚｉｐドライブ、ＬＳ－１００ドライブ、フラッシュ・メモリ・カード、またはメモリ・スティックなどの、ただしこれらに限定されない、デバイスを含むこともできる。ディスク・ストレージ１４２４は、コンパクト・ディスクＲＯＭデバイス（ＣＤ－ＲＯＭ：compact disk ROM device）、記録可能ＣＤドライブ（ＣＤ－Ｒドライブ：CD recordable drive）、再書き込み可能ＣＤドライブ（ＣＤ－ＲＷドライブ：CD rewritable drive）、またはデジタル多用途ディスクＲＯＭドライブ（ＤＶＤ－ＲＯＭ：digital versatile disk ROM drive）などの光ディスク・ドライブを含むが、これらに限定されないストレージ媒体を、別々に、または他のストレージ媒体と組み合わせて、含むこともできる。システム・バス１４１８へのディスク・ストレージ１４２４の接続を容易にするために、インターフェイス１４２６などの、取り外し可能または取り外し不可能なインターフェイスが通常は使用される。図１４は、ユーザと、適切な動作環境１４００において説明された基本的なコンピュータ・リソースとの間の仲介として機能するソフトウェアも示している。そのようなソフトウェアは、例えば、オペレーティング・システム１４２８を含むこともできる。ディスク・ストレージ１４２４に格納できるオペレーティング・システム１４２８は、コンピュータ１４１２のリソースを制御し、割り当てるように動作する。システムのアプリケーション１４３０は、例えばシステム・メモリ１４１６またはディスク・ストレージ１４２４のいずれかに格納されたプログラム・モジュール１４３２およびプログラム・データ１４３４を介して、オペレーティング・システム１４２８によるリソースの管理を利用する。さまざまなオペレーティング・システムまたはオペレーティング・システムの組み合わせを使用して本開示が実装され得るということが、理解されるべきである。ユーザは、入力デバイス１４３６を介して、コマンドまたは情報をコンピュータ１４１２に入力する。入力デバイス１４３６は、マウス、トラックボール、スタイラス、タッチ・パッド、キーボード、マイクロホン、ジョイスティック、ゲーム・パッド、衛星放送受信アンテナ、スキャナ、ＴＶチューナー・カード、デジタル・カメラ、デジタル・ビデオ・カメラ、Ｗｅｂカメラなどのポインティング・デバイスを含むが、これらに限定されない。これらおよびその他の入力デバイスは、インターフェイス・ポート１４３８を介してシステム・バス１４２８を通り、処理ユニット１４１４に接続する。インターフェイス・ポート１４３８は、例えば、シリアル・ポート、パラレル・ポート、ゲーム・ポート、およびユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）を含む。出力デバイス１４４０は、入力デバイス１４３６と同じ種類のポートの一部を使用する。このようにして、例えば、ＵＳＢポートを使用して、入力をコンピュータ１４１２に提供し、コンピュータ１４１２から出力デバイス１４４０に情報を出力できる。出力アダプタ１４４２は、特殊なアダプタを必要とする出力デバイス１４４０の中でも特に、モニタ、スピーカ、およびプリンタのような何らかの出力デバイス１４４０が存在することを示すために提供される。出力アダプタ１４４２の例としては、出力デバイス１４４０とシステム・バス１４１８の間の接続の手段を提供するビデオ・カードおよびサウンド・カードが挙げられるが、これらに限定されない。リモート・コンピュータ１４４４などの、その他のデバイスまたはデバイスのシステムあるいはその両方が、入力機能および出力機能の両方を提供するということに、注意するべきである。
【0088】
コンピュータ１４１２は、リモート・コンピュータ１４４４などの１つまたは複数のリモート・コンピュータへの論理接続を使用して、ネットワーク環境内で動作できる。リモート・コンピュータ１４４４は、コンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、ワークステーション、マイクロプロセッサベースの機器、ピア・デバイス、またはその他の一般的なネットワーク・ノードなどであることができ、通常は、コンピュータ１４１２に関連して説明された要素の多くまたはすべてを含むこともできる。簡潔にするために、メモリ・ストレージ・デバイス１４４６のみが、リモート・コンピュータ１４４４と共に示されている。リモート・コンピュータ１４４４は、ネットワーク・インターフェイス１４４８を介してコンピュータ１４１２に論理的に接続されてから、通信接続１４５０を介して物理的に接続される。ネットワーク・インターフェイス１４４８は、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ：local-area networks）、広域ネットワーク（ＷＡＮ：wide-area networks）、セルラー・ネットワークなどの、有線通信ネットワークまたは無線通信ネットワークあるいはその両方を包含する。ＬＡＮ技術は、光ファイバ分散データ・インターフェイス（ＦＤＤＩ：Fiber Distributed Data Interface）、銅線分散データ・インターフェイス（ＣＤＤＩ：Copper Distributed Data Interface）、イーサネット（Ｒ）、トークン・リングなどを含む。ＷＡＮ技術は、ポイントツーポイント・リンク、総合デジタル通信網（ＩＳＤＮ：Integrated Services Digital Networks）およびその変形などの回路交換網、パケット交換網、およびデジタル加入者回線（ＤＳＬ：Digital Subscriber Lines）を含むが、これらに限定されない。通信接続１４５０は、ネットワーク・インターフェイス１４４８をシステム・バス１４１８に接続するために採用されたハードウェア／ソフトウェアのことを指す。通信接続１４５０は、説明を明確にするために、コンピュータ１４１２内に示されているが、コンピュータ１４１２の外部に存在することもできる。ネットワーク・インターフェイス１４４８に接続するためのハードウェア／ソフトウェアは、単に例示の目的で、通常の電話の等級のモデム、ケーブル・モデム、およびＤＳＬモデムを含むモデム、ＩＳＤＮアダプタ、およびイーサネット（Ｒ）・カードなどの、内部および外部の技術を含むこともできる。
【0089】
本発明は、任意の可能な統合の技術的詳細レベルで、システム、コンピュータ実装方法、装置、またはコンピュータ・プログラム製品、あるいはその組み合わせであってよい。コンピュータ・プログラム製品は、プロセッサに本発明の態様を実行させるためのコンピュータ可読プログラム命令を含んでいるコンピュータ可読ストレージ媒体を含むことができる。コンピュータ可読ストレージ媒体は、命令実行デバイスによって使用するための命令を保持および格納できる有形のデバイスであることができる。コンピュータ可読ストレージ媒体は、例えば、電子ストレージ・デバイス、磁気ストレージ・デバイス、光ストレージ・デバイス、電磁ストレージ・デバイス、半導体ストレージ・デバイス、またはこれらの任意の適切な組み合わせであることができるが、これらに限定されない。コンピュータ可読ストレージ媒体のさらに具体的な例の非網羅的リストは、ポータブル・フロッピー（Ｒ）・ディスク、ハード・ディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ：random access memory）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ：read-only memory）、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ：erasable programmable read-only memoryまたはフラッシュ・メモリ）、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ：static random access memory）、ポータブル・コンパクト・ディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ：compact disc read-only memory）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ：digital versatile disk）、メモリ・スティック、フロッピー（Ｒ）・ディスク、パンチカードまたは命令が記録されている溝の中の隆起構造などの機械的にエンコードされるデバイス、およびこれらの任意の適切な組み合わせを含むこともできる。本明細書において使用されるとき、コンピュータ可読ストレージ媒体は、それ自体が、電波またはその他の自由に伝搬する電磁波、導波管またはその他の送信媒体を伝搬する電磁波（例えば、光ファイバ・ケーブルを通過する光パルス）、あるいはワイヤを介して送信される電気信号などの一過性の信号であると解釈されるべきではない。
【0090】
本明細書に記載されたコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ可読ストレージ媒体から各コンピューティング・デバイス／処理デバイスへ、またはネットワーク（例えば、インターネット、ローカル・エリア・ネットワーク、広域ネットワーク、または無線ネットワーク、あるいはその組み合わせ）を介して外部コンピュータまたは外部ストレージ・デバイスへダウンロードされ得る。このネットワークは、銅伝送ケーブル、光伝送ファイバ、無線送信、ルータ、ファイアウォール、スイッチ、ゲートウェイ・コンピュータ、またはエッジ・サーバ、あるいはその組み合わせを備えることができる。各コンピューティング・デバイス／処理デバイス内のネットワーク・アダプタ・カードまたはネットワーク・インターフェイスは、コンピュータ可読プログラム命令をネットワークから受信し、それらのコンピュータ可読プログラム命令を各コンピューティング・デバイス／処理デバイス内のコンピュータ可読ストレージ媒体に格納するために転送する。本発明の動作を実行するためのコンピュータ可読プログラム命令は、アセンブラ命令、命令セット・アーキテクチャ（ＩＳＡ：instruction-set-architecture）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、集積回路のための構成データ、あるいは、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ（Ｒ）、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語などの手続き型プログラミング言語を含む１つまたは複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソース・コードまたはオブジェクト・コードであることができる。コンピュータ可読プログラム命令は、ユーザのコンピュータ上で全体的に実行すること、ユーザのコンピュータ上でスタンドアロン・ソフトウェア・パッケージとして部分的に実行すること、ユーザのコンピュータ上およびリモート・コンピュータ上でそれぞれ部分的に実行すること、あるいはリモート・コンピュータ上またはサーバ上で全体的に実行することができる。後者のシナリオでは、リモート・コンピュータは、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）または広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを介してユーザのコンピュータに接続することができるか、または接続は、（例えば、インターネット・サービス・プロバイダを使用してインターネットを介して）外部コンピュータに対して行われ得る。一部の実施形態では、本発明の態様を実行するために、例えばプログラマブル論理回路、フィールドプログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ：field-programmable gate arrays）、またはプログラマブル・ロジック・アレイ（ＰＬＡ：programmable logic arrays）を含む電子回路は、コンピュータ可読プログラム命令の状態情報を利用することによって、電子回路をカスタマイズするためのコンピュータ可読プログラム命令を実行することができる。
【0091】
本発明の態様は、本明細書において、本発明の実施形態に従って、方法、装置（システム）、およびコンピュータ・プログラム製品のフローチャート図またはブロック図あるいはその両方を参照して説明される。フローチャート図またはブロック図あるいはその両方の各ブロック、ならびにフローチャート図またはブロック図あるいはその両方に含まれるブロックの組み合わせが、コンピュータ可読プログラム命令によって実装され得るということが理解されるであろう。これらのコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータまたはその他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサを介して実行される命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方の１つまたは複数のブロックに指定される機能／動作を実施する手段を作り出すべく、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサに提供されてマシンを作り出すものであることができる。これらのコンピュータ可読プログラム命令は、命令が格納されたコンピュータ可読ストレージ媒体がフローチャートまたはブロック図あるいはその両方の１つまたは複数のブロックに指定される機能／動作の態様を実施する命令を含んでいる製品を備えるように、コンピュータ可読ストレージ媒体に格納され、コンピュータ、プログラム可能なデータ処理装置、または他のデバイス、あるいはその組み合わせに特定の方式で機能するように指示できるものであることもできる。コンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ上、その他のプログラム可能な装置上、またはその他のデバイス上で実行される命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方の１つまたは複数のブロックに指定される機能／動作を実施するように、コンピュータ、その他のプログラム可能なデータ処理装置、またはその他のデバイスに読み込むこともでき、それによって、一連の操作可能な動作を、コンピュータ上、その他のプログラム可能な装置上、またはコンピュータ実装プロセスを生成するその他のデバイス上で実行させる。
【0092】
図内のフローチャートおよびブロック図は、本発明のさまざまな実施形態に従って、システム、コンピュータ実装方法、およびコンピュータ・プログラム製品の可能な実装のアーキテクチャ、機能、および動作を示す。これに関連して、フローチャートまたはブロック図内の各ブロックは、規定された論理機能を実装するための１つまたは複数の実行可能な命令を含んでいる、命令のモジュール、セグメント、または部分を表すことができる。一部の代替の実装では、ブロックに示された機能は、図に示された順序とは異なる順序で発生することができる。例えば、連続して示された２つのブロックは、実際には、含まれている機能に応じて、実質的に同時に実行されるか、またはブロックは場合によっては逆の順序で実行され得る。ブロック図またはフローチャート図あるいはその両方の各ブロック、ならびにブロック図またはフローチャート図あるいはその両方に含まれるブロックの組み合わせは、規定された機能もしくは動作を実行するか、または専用ハードウェアとコンピュータ命令の組み合わせを実行する専用ハードウェアベースのシステムによって実装され得るということにも注意する。
【0093】
上記では、１つのコンピュータまたは複数のコンピュータあるいはその両方で実行されるコンピュータ・プログラム製品のコンピュータ実行可能命令との一般的な関連において、対象が説明されたが、当業者は、本開示がまたその他のプログラム・モジュールと組み合わせて実装され得るということを認識するであろう。通常、プログラム・モジュールは、特定のタスクを実行するか、または特定の抽象データ型を実装するか、あるいはその両方を行うルーチン、プログラム、コンポーネント、データ構造などを含む。さらに、当業者は、本発明のコンピュータ実装方法が、シングルプロセッサ・コンピュータ・システムまたはマルチプロセッサ・コンピュータ・システム、ミニコンピューティング・デバイス、メインフレーム・コンピュータ、ならびにコンピュータ、ハンドヘルド・コンピューティング・デバイス（例えば、ＰＤＡ、電話機）、マイクロプロセッサベースもしくはプログラム可能な家庭用電化製品または産業用電子機器などを含む、その他のコンピュータ・システム構成を使用して実践され得るということを理解するであろう。示された態様は、通信ネットワークを介してリンクされたリモート処理デバイスによってタスクが実行される、分散コンピューティング環境内で実践されてもよい。ただし、本開示の態様の全部ではないとしても一部は、スタンドアロン・コンピュータ上で実践され得る。分散コンピューティング環境において、プログラム・モジュールは、ローカルおよびリモートの両方のメモリ・ストレージ・デバイスに配置され得る。
【0094】
本出願において使用されるとき、「コンポーネント」、「システム」、「プラットフォーム」、「インターフェイス」などの用語は、１つまたは複数の特定の機能を含むコンピュータ関連の実体または操作可能なマシンに関連する実体を指すことができるか、またはそれらの実体を含むことができるか、あるいはその両方が可能である。本明細書で開示された実体は、ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせ、ソフトウェア、または実行中のソフトウェアのいずれかであることができる。例えば、コンポーネントは、プロセッサ上で実行されるプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行ファイル、実行のスレッド、プログラム、またはコンピュータ、あるいはその組み合わせであることができるが、これらに限定されない。例として、サーバ上で実行されるアプリケーションおよびサーバの両方が、コンポーネントであることができる。１つまたは複数のコンポーネントが、プロセス内または実行のスレッド内あるいはその両方に存在することができ、コンポーネントは、１つのコンピュータ上に局在することが可能か、または２つ以上のコンピュータ間で分散され得るか、あるいはその両方が可能である。別の例では、各コンポーネントは、さまざまなデータ構造が格納されているさまざまなコンピュータ可読媒体から実行できる。コンポーネントは、１つまたは複数のデータ・パケット（例えば、ローカル・システム、分散システム内の別のコンポーネントと情報をやりとりするか、またはインターネットなどのネットワークを経由して、信号を介して他のシステムと情報をやりとりするか、あるいはその両方によって情報をやりとりする、１つのコンポーネントからのデータ）を含んでいる信号などに従って、ローカルまたはリモートあるいはその両方のプロセスを介して通信できる。別の例として、コンポーネントは、電気または電子回路によって操作される機械的部品によって提供される特定の機能を有する装置であることができ、プロセッサによって実行されるソフトウェア・アプリケーションまたはファームウェア・アプリケーションによって操作される。そのような場合、プロセッサは、装置の内部または外部に存在することができ、ソフトウェア・アプリケーションまたはファームウェア・アプリケーションの少なくとも一部を実行できる。さらに別の例として、コンポーネントは、機械的部品を含まない電子コンポーネントを介して特定の機能を提供する装置であることができ、それらの電子コンポーネントは、電子コンポーネントの機能の少なくとも一部を与えるソフトウェアまたはファームウェアを実行するためのプロセッサまたはその他の手段を含むことができる。１つの態様では、コンポーネントは、例えばクラウド・コンピューティング・システム内で、仮想マシンを介して電子コンポーネントをエミュレートすることができる。
【0095】
加えて、「または」という用語は、排他的論理和ではなく、包含的論理和を意味するよう意図されている。すなわち、特に指定されない限り、または文脈から明らかでない限り、「ＸがＡまたはＢを採用する」は、自然な包含的順列のいずれかを意味するよう意図されている。すなわち、ＸがＡを採用するか、ＸがＢを採用するか、またはＸがＡおよびＢの両方を採用する場合、「ＸがＡまたはＢを採用する」が、前述の事例のいずれかにおいて満たされる。さらに、本明細書および添付の図面において使用される冠詞「ａ」および「ａｎ」は、単数形を対象にすることが特に指定されない限り、または文脈から明らかでない限り、「１つまたは複数」を意味すると一般に解釈されるべきである。本明細書において使用されるとき、「例」または「例示的」あるいはその両方の用語は、例、事例、または実例となることを意味するために使用される。誤解を避けるために、本明細書で開示された対象は、そのような例によって制限されない。加えて、「例」または「例示的」あるいはその両方として本明細書に記載された任意の態様または設計は、他の態様または設計よりも好ましいか、または有利であると必ずしも解釈されず、当業者に知られている同等の例示的な構造および技術を除外するよう意図されていない。
【0096】
本明細書において使用されるとき、「プロセッサ」という用語は、シングルコア・プロセッサと、ソフトウェアのマルチスレッド実行機能を備えるシングルプロセッサと、マルチコア・プロセッサと、ソフトウェアのマルチスレッド実行機能を備えるマルチコア・プロセッサと、ハードウェアのマルチスレッド技術を備えるマルチコア・プロセッサと、並列プラットフォームと、分散共有メモリを備える並列プラットフォームとを含むが、これらに限定されない、実質的に任意の計算処理ユニットまたはデバイスを指すことができる。さらに、プロセッサは、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：application specific integrated circuit）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：digital signal processor）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ：field programmable gate array）、プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ：programmable logic controller）、複合プログラム可能論理デバイス（ＣＰＬＤ：complex programmable logic device）、個別のゲートまたはトランジスタ論理、個別のハードウェア・コンポーネント、あるいは本明細書に記載された機能を実行するように設計されたこれらの任意の組み合わせを指すことができる。さらに、プロセッサは、空間利用を最適化し、ユーザ機器の性能を向上するために、分子および量子ドットベースのトランジスタ、スイッチ、およびゲートなどの、ただしこれらに限定されない、ナノスケール・アーキテクチャを利用することができる。プロセッサは、計算処理ユニットの組み合わせとして実装されてもよい。本開示では、コンポーネントの動作および機能に関連する「ストア」、「ストレージ」、「データ・ストア」、「データ・ストレージ」、「データベース」、および実質的に任意のその他の情報格納コンポーネントなどの用語は、「メモリ・コンポーネント」、「メモリ」内に具現化された実体、またはメモリを備えているコンポーネントを指すために使用される。本明細書に記載されたメモリまたはメモリ・コンポーネントあるいはその両方が、揮発性メモリまたは不揮発性メモリのいずれかであることができるか、あるいは揮発性メモリおよび不揮発性メモリの両方を含むことができるということが、理解されるべきである。不揮発性メモリの例としては、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、電気的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュ・メモリ、または不揮発性ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）（例えば、強誘電体ＲＡＭ（ＦｅＲＡＭ））が挙げられるが、これらに限定されない。揮発性メモリは、例えば外部キャッシュ・メモリとして機能できる、ＲＡＭを含むことができる。例えばＲＡＭは、シンクロナスＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、ダブル・データ・レートＳＤＲＡＭ（ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ）、拡張ＳＤＲＡＭ（ＥＳＤＲＡＭ）、シンクリンクＤＲＡＭ（ＳＬＤＲＡＭ）、ダイレクト・ラムバスＲＡＭ（ＤＲＲＡＭ）、ダイレクト・ラムバス・ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＤＲＡＭ）、およびラムバス・ダイナミックＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ：Rambus dynamic RAM）などの、ただしこれらに限定されない、多くの形態で利用可能である。さらに、本明細書において開示されたシステムまたはコンピュータ実装方法のメモリ・コンポーネントは、これらおよび任意のその他の適切な種類のメモリを含むが、これらに限定されない、メモリを含むよう意図されている。
【0097】
本発明の好ましい実施形態では、第１のジョセフソン接合および第２のジョセフソン接合を含んでいる超伝導量子ビット・チップと、超伝導量子ビット・チップの上のアンテナ・チップと、第１の電磁波を第１のジョセフソン接合に向かって放射する、アンテナ・チップ上の第１のアンテナと、第２の電磁波を第２のジョセフソン接合に向かって放射する、アンテナ・チップ上の第２のアンテナと、アンテナ・チップと超伝導量子ビット・チップの間の定義された垂直方向のギャップを伴って超伝導量子ビット・チップの上にアンテナ・チップを配置する、マイクロマニピュレータ、ピエゾコントローラ、または一時的取り付け具とを備えているデバイスが提供されており、定義された垂直方向のギャップの長さが、第１の電磁波が第１のジョセフソン接合の周囲を囲むことを引き起こし、それによって第１のジョセフソン接合をアニールし、第２の電磁波が第２のジョセフソン接合の周囲を囲むことを引き起こし、それによって第２のジョセフソン接合をアニールすることを引き起こすように、マイクロマニピュレータ、ピエゾコントローラ、または一時的取り付け具によって決定される。
【0098】
定義された垂直方向のギャップの長さが円錐の高さにほぼ等しくなり、この円錐の基部が第１のジョセフソン接合の周囲を囲み、この円錐の頂角が、第１の電磁波の放射パターンのメイン・ローブの３デシベルの角度のビーム幅にほぼ等しくなることが好ましい。
【0099】
本発明の好ましい実施形態では、マイクロマニピュレータ、ピエゾコントローラ、または一時的取り付け具によって、アンテナ・チップを、アンテナ・チップと超伝導量子ビット・チップの間の定義された垂直方向のギャップを伴って、第１のジョセフソン接合および第２のジョセフソン接合を含んでいる超伝導量子ビット・チップの上に配置することと、アンテナ・チップによって、電磁波を第１のジョセフソン接合に向かって放射することと、アンテナ・チップによって、放射に基づいて第１のジョセフソン接合をアニールすることとを含んでいるコンピュータ実装方法が提供されており、定義された垂直方向のギャップの長さが、電磁波が第１のジョセフソン接合の周囲を囲むことを引き起こすように、マイクロマニピュレータ、ピエゾコントローラ、または一時的取り付け具によって決定される。
【0100】
定義された垂直方向のギャップの長さが、円錐としての電磁波の放射パターンのモデルに応じて変化し、この円錐がアンテナ・チップから生じ、超伝導量子ビット・チップに向かって広がるのが好ましい。
【0101】
定義された垂直方向のギャップの長さが円錐の高さにほぼ等しくなり、この円錐の基部が第１のジョセフソン接合の周囲を囲み、この円錐の頂角が、電磁波の放射パターンのメイン・ローブの３デシベルの角度のビーム幅にほぼ等しくなることが好ましい。
【0102】
本発明の好ましい実施形態では、システムによって、アンテナを含んでいるアンテナ・チップを、第１のジョセフソン接合を含んでいる第１の超伝導量子ビット・チップの上に配置することと、アンテナを介して第１の電磁波を第１のジョセフソン接合に向かって放射することによって、アンテナによって第１のジョセフソン接合をアニールすることと、システムによって、アンテナ・チップを、第２のジョセフソン接合を含んでいる第２の超伝導量子ビット・チップの上に配置することと、アンテナを介して第２の電磁信号を第２のジョセフソン接合に向かって放射することによって、アンテナによって第２のジョセフソン接合をアニールすることとを含んでいるコンピュータ実装方法が提供されている。
【0103】
アンテナ・チップを第１の超伝導量子ビット・チップの上に配置すること、およびアンテナ・チップを第２の超伝導量子ビット・チップの上に配置することが、マイクロマニピュレータ、ピエゾコントローラ、または一時的取り付け具のうちの少なくとも１つを使用して実行されるのが好ましい。
【0104】
前述した内容は、システムおよびコンピュータ実装方法の単なる例を含んでいる。当然ながら、本開示を説明する目的で、コンポーネントまたはコンピュータ実装方法の考えられるすべての組み合わせについて説明することは不可能であるが、当業者は、本開示の多くのその他の組み合わせおよび並べ替えが可能であるということを認識できる。さらに、「含む」、「有する」、「所有する」などの用語が、発明を実施するための形態、特許請求の範囲、付録、および図面において使用される範囲では、それらの用語は、「備えている」が請求項における暫定的な用語として使用されるときに解釈されるような、用語「備えている」と同様の方法で、包含的であるよう意図されている。さまざまな実施形態の説明は、例示の目的で提示されているが、網羅的であることは意図されていないか、または開示された実施形態に制限されない。本発明の範囲を逸脱することなく多くの変更および変形が可能であることは、当業者にとって明らかであろう。本明細書で使用された用語は、本発明の原理、実際の適用、もしくは市場で見られる技術を超える技術的改良を最も適切に説明するため、または他の当業者が本発明を理解できるようにするために選択されている。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
