特許 7368464 超伝導体の磁場による量子ビット調整

(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】2023-10-16

(45)【発行日】2023-10-24

(54)【発明の名称】超伝導体の磁場による量子ビット調整

(51)【国際特許分類】

   H10N 60/00 20230101AFI20231017BHJP

【ＦＩ】

H10N60/00 Z ZAA

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2021519626

(86)(22)【出願日】2019-11-20

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-20

(86)【国際出願番号】 EP2019081938

(87)【国際公開番号】W WO2020109107

(87)【国際公開日】2020-06-04

【審査請求日】2022-04-18

(31)【優先権主張番号】16/200,062

(32)【優先日】2018-11-26

(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】ブリンク、マーカス

(72)【発明者】

【氏名】バロウスキ、ハリー

(72)【発明者】

【氏名】フリッシュ、アルベルト

【審査官】石塚 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００３／０１９３０９７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０１１２６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０１５８７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１１－５２３７４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ１０Ｎ ６０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

デバイスであって、
磁場を生成するように構成された第１の層であって、極低温範囲で超伝導性を示す材料を含む、前記第１の層と、
量子プロセッサ・チップの量子ビットであって、前記第１の層が、前記第１の層の第１の磁束が第１の周波数シフト値だけ前記量子ビットの第１の共振周波数に第１の変化を引き起こすように、前記量子ビットと磁気的に相互作用するように構成されている、前記量子ビットと、
前記第１の層の一部分を臨界温度よりも高く加熱するように構成された加熱素子と、
を含む、デバイス。

【請求項2】

前記第１の層に磁場を印加するように構成された磁気素子と、
をさらに含む、請求項１に記載のデバイス。

【請求項3】

前記加熱素子が抵抗器である、請求項２に記載のデバイス。

【請求項4】

前記加熱素子が光源である、請求項２または請求項３に記載のデバイス。

【請求項5】

前記磁気素子が、
超伝導材料のワイヤであって、コイル構造に形成された、前記ワイヤ、
を含む、請求項２ないし請求項４のいずれかに記載のデバイス。

【請求項6】

前記加熱素子が複数の加熱素子のうちの１つであり、各加熱素子が前記第１の層の対応する部分を臨界温度よりも高く加熱するように構成されている、請求項２ないし請求項５のいずれかに記載のデバイス。

【請求項7】

前記第１の層の各部分が、各部分の磁束が対応する量子ビットの共振周波数に変化を引き起こすように、前記量子プロセッサの複数の量子ビットのうちの前記対応する量子ビットと磁気的に相互作用するように構成されている、請求項６に記載のデバイス。

【請求項8】

前記第１の層が、範囲の両端を含め、２０ケルビン～０．０１ケルビンの温度範囲で動作しながら、前記第１の磁束を生成する、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のデバイス。

【請求項9】

磁場を生成するように構成された第２の層であって、極低温範囲で超伝導性を示す材料を含む、前記第２の層、
をさらに含む、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のデバイス。

【請求項10】

チップの表面上に配置された磁気素子であって、前記第１の層が前記チップの反対側の表面上に形成されている、前記磁気素子、
をさらに含む、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のデバイス。

【請求項11】

前記量子ビットが前記量子プロセッサ・チップの第１の表面上に形成され、
前記第１の層が前記量子プロセッサ・チップの反対側の表面上に形成されている、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のデバイス。

【請求項12】

前記第１の層に磁場を印加するように構成された磁気素子であって、第１のチップ上に配置された、前記磁気素子をさらに含み、
前記第１の層が第２のチップ上に配置されている、
請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のデバイス。

【請求項13】

量子ビット調整デバイスを製造する方法であって、
磁場を生成するように構成された第１の層を形成することであって、前記第１の層が極低温範囲で超伝導性を示す材料を含む、前記形成することと、
量子プロセッサ・チップ上に量子ビットを形成することであって、前記第１の層が、前記第１の層の第１の磁束が第１の周波数シフト値だけ前記量子ビットの第１の共振周波数に第１の変化を引き起こすように、前記量子ビットと磁気的に相互作用するように構成されている、前記形成することと、
前記第１の層の一部分を臨界温度よりも高く加熱するように構成された加熱素子を形成することと、
を含む、方法。

【請求項14】

磁場を生成するように構成された第２の層を形成することであって、前記第２の層が極低温範囲で超伝導性を示す材料を含む、前記形成すること、
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記第１の層が、範囲の両端を含め、２０ケルビン～０．０１ケルビンの温度範囲で動作しながら、前記第１の磁束を生成する、請求項１３または請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

チップの表面上に磁気素子を配置することであって、前記第１の層が前記チップの反対側の表面上に形成されている、前記配置すること、
をさらに含む、請求項１３ないし請求項１５のいずれかに記載の方法。

【請求項17】

前記量子ビットが前記量子プロセッサ・チップの第１の表面上に形成され、
前記第１の層が前記量子プロセッサ・チップの反対側の表面上に形成されている、請求項１３ないし請求項１６のいずれかに記載の方法。

【請求項18】

量子ビット調整デバイスを製造するために動作させると、動作を実行する超伝導体製造システムであって、前記動作が、
磁場を生成するように構成された第１の層を形成することであって、前記第１の層が極低温範囲で超伝導性を示す材料を含む、前記形成することと、
量子プロセッサ・チップ上に量子ビットを形成することであって、前記第１の層が、前記第１の層の第１の磁束が第１の周波数シフト値だけ前記量子ビットの第１の共振周波数に第１の変化を引き起こすように、前記量子ビットと磁気的に相互作用するように構成されている、前記形成することと、
前記第１の層の一部分を臨界温度よりも高く加熱するように構成された加熱素子を形成することと、
を含む、超伝導体製造システム。

【請求項19】

前記動作が、
磁場を生成するように構成された第２の層を形成することであって、前記第２の層が極低温範囲で超伝導性を示す材料を含む、前記形成すること、
をさらに含む、請求項１８に記載の超伝導体製造システム。

【請求項20】

前記動作が、
チップの表面上に磁気素子を配置することであって、前記第１の層が前記チップの反対側の表面上に形成されている、前記配置すること、
をさらに含む、請求項１８または請求項１９に記載の超伝導体製造システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に、量子プロセッサにおける量子ビットの共振周波数を調整するためのデバイス、製造方法、および製造システムに関する。より詳細には、本発明は、超伝導体の磁場による量子ビット調整のためのデバイス、方法、およびシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

以降、単語または句の接頭辞「Ｑ」は、使用される場合に明示的に区別されない限り、量子コンピューティングの文脈でのその単語または句の言及を示す。

【0003】

分子および亜原子粒子は、物理世界が基本的なレベルでどのように機能するかを探求する物理学の一分野である量子力学の法則に従う。このレベルでは、粒子は、奇妙な振る舞いをし、同時に２つ以上の状態をとり、非常に遠く離れた他の粒子と相互作用する。量子コンピューティングは、これらの量子現象を利用して情報を処理する。

【0004】

今日使用しているコンピュータは、古典的なコンピュータ（本明細書では「従来の」コンピュータもしくは従来のノード、または「ＣＮ」とも呼ばれる）として知られている。従来のコンピュータは、フォン・ノイマン・アーキテクチャとして知られているものにおいて、半導体材料および技術を用いて製造された従来のプロセッサと、半導体メモリと、磁気または固体記憶装置と、を使用する。特に、従来のコンピュータのプロセッサは、バイナリ・プロセッサであり、すなわち、１と０で表されたバイナリ・データで動作する。

【0005】

量子プロセッサ（Ｑプロセッサ）は、量子ビット・デバイス（本明細書では簡潔に「量子ビット」と呼ばれる）の奇妙な性質を使用して、計算タスクを実行する。量子力学が機能する特定の領域では、物質の粒子は、「オン」状態、「オフ」状態、および同時に「オン」と「オフ」の両方の状態などの複数の状態で存在することができる。半導体プロセッサを使用する古典的なコンピューティングがオン状態とオフ状態（バイナリ・コードの１と０に相当）のみを使用することに限定されているのに対し、Ｑプロセッサは、物質のこれらの量子状態を利用してデータ・コンピューティングで使用可能な信号を出力する。

【0006】

従来のコンピュータは、情報をビットで符号化する。各ビットは、１または０の値をとることができる。これらの１と０は、最終的にコンピュータ機能を駆動するオン／オフ・スイッチとして作用する。一方、量子コンピュータは、量子ビットに基づいており、量子物理学の２つの重要な原理、すなわち重ね合わせ（ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ）およびもつれ（ｅｎｔａｎｇｌｅｍｅｎｔ）によって古典的なコンピュータとは異なる。重ね合わせとは、各量子ビットが１と０の両方を同時に表すことができることを意味する。もつれとは、重ね合わせ状態にある量子ビットが非古典的な仕方で互いに相関し得ること、すなわち、（１であるか、０であるか、またはその両方であるかにかかわらず）一方の状態が、もう一方の状態に依存し得ること、および２つの量子ビットがもつれ合っている場合の方が、２つの量子ビットを個々に扱う場合よりも、２つの量子ビットに関して確認され得る情報が多いことを意味する。

【0007】

これらの２つの原理を使用して、量子ビットは、より洗練された情報プロセッサとして動作し、従来のコンピュータを使用しては取り扱いにくい問題を量子コンピュータが解決することを可能にする。ＩＢＭ（Ｒ）は、超伝導量子ビットを使用したＱプロセッサの動作性を成功裏に構築および実証した（ＩＢＭは、米国およびその他の国におけるＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの登録商標である）。

【0008】

超伝導量子ビットは、ジョセフソン接合を含む。ジョセフソン接合は、２つの薄膜超伝導金属層を非超伝導材料で分離することによって形成される。超伝導層の金属が、例えば、金属の温度を特定の極低温まで下げることによって超伝導になると、電子対が、一方の超伝導層から非超伝導層を通ってもう一方の超伝導層にトンネルすることができる。量子ビットでは、分散非線形インダクタとして機能するジョセフソン接合が１つまたは複数の容量性デバイスと並列に電気的に結合されて非線形マイクロ波発振器を形成する。発振器は、量子ビットのインダクタンスおよびキャパシタンスの値によって決まる共振／転移周波数を有する。「量子ビット」という用語へのいかなる言及も、使用される場合に明確に区別されない限り、ジョセフソン接合を使用する超伝導量子ビット発振器回路への言及である。

【0009】

超伝導状態では、材料は、第１に、電流の通過に対して抵抗を示さない。抵抗がゼロに低下すると、エネルギーを消費することなく、電流が材料の内部を循環することができる。第２に、材料は、マイスナー効果を示し、すなわち、外部磁場が十分に弱い場合、外部磁場は、超伝導体に侵入せず、その表面に留まる。これらの特性の一方または両方が材料によってもはや示されなくなった場合、その材料は、もはや超伝導ではないと言われる。

【0010】

超伝導材料の臨界温度は、材料が超伝導の特性を示し始める温度である。超伝導材料は、電流の流れに対して非常に低いまたはゼロの抵抗率を示す。臨界磁場は、所与の温度に対する最も高い磁場であり、この磁場より下では、材料は、超伝導のままである。

【0011】

超伝導体は、一般に、２つの種類のいずれかに分類される。第Ｉ種超伝導体は、臨界磁場で単一の転移を示す。第Ｉ種超伝導体は、臨界磁場に達すると、非超伝導状態から超伝導状態に転移する。第ＩＩ種超伝導体は、２つの臨界磁場および２つの転移を含む。下部臨界磁場以下では、第ＩＩ種超伝導体は、超伝導状態を示す。上部臨界磁場よりも上では、第ＩＩ種超伝導体は、超伝導の特性を示さない。上部臨界磁場と下部臨界磁場との間では、第ＩＩ種超伝導体は、混合状態を示す。混合状態では、第ＩＩ種超伝導体は、不完全なマイスナー効果を示し、すなわち、量子化されたパケットの外部磁場が特定の位置で超伝導体材料に侵入する。

【0012】

マイスナー効果は、超伝導体材料の表面での永久電流の生成に起因する。永久電流は、外部電源を必要としない永続的な電流である。永久電流は、超伝導材料のバルク全体にわたって外部磁場を打ち消すための対抗磁場を生成する。超伝導状態では、ゼロ抵抗特性のために、永久電流は、時間とともに減衰しない。

【0013】

臨界温度よりも高い超伝導材料は、外部磁場の侵入を可能にする。外部磁場を維持しながら超伝導体材料を臨界温度以下に冷却すると、永久電流が生成される。超伝導材料が電流の通過に抵抗を示さないため、永久電流は、いつまでも流れる。外部磁場は、スイッチ・オフまたは完全に取り除くことができ、永久電流は、残る。永久電流は、超伝導体材料の外側に磁場を生成する。永久電流によって生成された磁場は、スイッチ・オフされた外部磁場からの磁束の変化を補償する。超伝導材料は、温度が臨界温度を超えて上昇しない限り、永久磁石として作用する。

【0014】

量子ビットによって処理される情報は、マイクロ波周波数の範囲のマイクロ波信号／光子の形態で搬送され、または送信される。量子ビット出力のマイクロ波周波数は、量子ビットの共振周波数によって決まる。マイクロ波信号は、この信号に符号化された量子情報を解読するために、捕捉、処理、および分析される。読み出し回路は、量子ビットの量子状態を捕捉、読み出し、測定するために、量子ビットと結合された回路である。読み出し回路の出力は、Ｑプロセッサが計算を実行するために使用可能な情報である。

【0015】

超伝導量子ビットは、｜０＞と｜１＞の２つの量子状態を有する。これらの２つの状態は、原子の２つのエネルギー状態、例えば、超伝導人工原子（超伝導量子ビット）の基底状態（｜０＞）と第１励起状態（｜１＞）であってもよい。他の例には、核スピンまたは電子スピンのスピンアップとスピンダウン、結晶欠陥の２つの位置、および量子ドットの２つの状態が含まれる。この系は、量子的な性質のものであるため、２つの状態の任意の組合せが許可され、有効である。

【0016】

量子ビットを使用した量子コンピューティングが信頼性の高いものであるためには、量子回路、例えば、量子ビット自体、量子ビットに関連付けられた読み出し回路、およびＱプロセッサの他の部分は、エネルギーの注入または消費などによって量子ビットのエネルギー状態をいかなる有意なやり方によっても変更してはならず、あるいは量子ビットの｜０＞状態と｜１＞状態との間の相対的な位相に影響を与えてはならない。量子情報を用いて動作する任意の回路に対するこの動作上の制約は、そのような回路で使用される半導体および超伝導構造を製造する際に特別な考慮を必要とする。

【0017】

例示的な実施形態は、量子ビットの共振周波数が、量子ビットが製造される時点で、すなわち、ジョセフソン接合および量子ビット発振器の容量性素子がＱプロセッサ・チップ上に製造されるときに、本質的に固定されることを認識する。例示的な実施形態は、Ｑプロセッサの最も単純な実施態様では、量子論理ゲートを実装するために少なくとも２個の量子ビットが必要であることをさらに認識する。したがって、Ｑプロセッサ・チップは、典型的には、単一のＱプロセッサ・チップ上に、少なくとも２個であるが、多くの場合、８個、１６個、またはそれ以上の量子ビットを有するように製造される。

【0018】

一部の量子ビットは、固定周波数量子ビットであり、すなわち、それらの共振周波数は、変更可能ではない。他の量子ビットは、周波数調整可能量子ビットである。Ｑプロセッサは、固定周波数量子ビット、周波数調整可能量子ビット、またはそれらの組合せを使用することができる。

【0019】

例示的な実施形態は、特定の正確な周波数または隣接する量子ビット間の正確な周波数差を有する単一接合トランズモンまたは固定周波数超伝導量子ビットを製造することが困難であることを認識する。これは主に、ジョセフソン接合の臨界電流が製造プロセスにおいて十分に制御されたパラメータではないためである。この結果、同じ設計および面積を有し、同じチップ上に製造されたジョセフソン接合の臨界電流が比較的広範囲に広がる。

【0020】

例示的な実施形態は、チップ上の２つの隣接する結合された量子ビットの共振周波数が同じであるか、または周波数のしきい値帯域内にあるか、またはそれら量子ビットの高い方の転移周波数が共振上にあるかもしくは共振に近い場合、クロストーク、量子デコヒーレンス、エネルギー減衰、混合状態の生成、意図しない情報転送、量子状態の漏れなどの悪影響が起こり得ることを認識する。このような量子ビットを有することは、ゲートが動作している量子ビットの共振周波数のスペクトルに対して厳しい要件を有する交差共振ゲートなどの特定の量子ゲートの性能または有用性にも悪影響を与える可能性がある。したがって、例示的な実施形態は、結合された固定周波数量子ビットに基づくＱプロセッサにおける１つの課題が、特に交差共振ゲートが使用される場合、隣接する量子ビット間の周波数混雑または周波数衝突であることを認識する。

【0021】

提案される量子ビット調整技法は、交差共振ゲートにより作用を受ける同一チップ上の結合された量子ビットの周波数衝突を解決する必要性によって動機付けられているが、提案される量子ビット調整技法は、一般的であり、デバイス・パッケージに侵入することなく量子ビット調整を必要とするチップ上の他の種類の量子デバイスに適用可能であることに留意することが重要である。

【0022】

例示的な実施形態は、周波数調整可能量子ビット（以降、簡潔に「調整可能量子ビット」と呼ばれる）が磁束依存インダクタンスを有することを認識する。周波数調整可能性は、例えば、固定周波数量子ビットの単一のジョセフソン接合を、１つまたは複数のジョセフソン接合を含む超伝導ループで置き換えることによって達成することができる。ループを通り抜ける磁場を変化させることによって、ループのインダクタンスが変化し、それによって量子ビットの共振周波数が変化し、したがって量子ビットが調整可能になる。例示的な実施形態は、調整可能周波数量子ビットに基づくＱプロセッサにおける１つの課題が、位相緩和につながる磁束ノイズに対する感度であることを認識する。

【0023】

現在、チップ上の磁束調整可能量子ビットの周波数を変更しなければならない場合、量子ビットのループを通り抜ける磁束を印加または変更するために最先端技術で使用される２つの主な方法がある。第１の方法は、量子ビット・チップ・パッケージに取り付けられたグローバル超伝導コイルを使用することである。本方法は、デバイス・パッケージに侵入しない外部の完全に制御可能な磁気源を有するという利点を有する。このような外部源は、十分にフィルタリングすることができ、いくつかの悪影響を回避する。本方法の欠点は、量子ビットを個別に制御および調整することができないことである。

【0024】

第２の方法は、Ｑプロセッサ・チップ上に配置された、量子ビットの近くにルーティングされたオン・チップ磁力線または磁束線を使用することである。本方法の利点は、１．スケーラブルであること、２．大規模なＱプロセッサのための高密度磁束線システムが可能であること、３．個々の量子ビットを調整および制御することが可能であることである。本方法の欠点は、１．Ｑプロセッサと外部環境との間に、Ｑプロセッサのコヒーレンスおよび性能に悪影響を与える可能性がある追加のノイズチャネルが導入されること、２．デバイス・パッケージ内部の量子ビットの近くでオン・チップ磁束線を製作し、ルーティングすることが困難であることである。

【発明の概要】

【0025】

例示的な実施形態は、したがって、超伝導デバイス、製造の方法およびシステムを提供する。一実施形態の超伝導量子ビット調整デバイスは、磁場を生成するように構成された第１の層を含み、第１の層は、極低温範囲で超伝導性を示す材料を含む。一実施形態では、デバイスは、Ｑプロセッサ・チップの量子ビットを含み、第１の層は、第１の層の第１の磁束が第１の周波数シフト値だけ量子ビットの第１の共振周波数に第１の変化を引き起こすように、量子ビットと磁気的に相互作用するように構成されている。

【0026】

一実施形態では、デバイスは、第１の層の一部分を臨界温度よりも高く加熱するように構成された加熱素子を含む。一実施形態では、デバイスは、第１の層に磁場を印加するように構成された磁気素子を含む。一実施形態では、加熱素子は、抵抗器である。一実施形態では、加熱素子は、光源である。

【0027】

一実施形態では、デバイスは、超伝導材料のワイヤを含み、ワイヤは、コイル構造に形成されている。一実施形態では、加熱素子は、複数の加熱素子のうちの１つであり、各加熱素子は、第１の層の対応する部分を臨界温度よりも高く加熱するように構成されている。

【0028】

一実施形態では、第１の層の各部分は、各部分の磁束が対応する量子ビットの共振周波数に変化を引き起こすように、Ｑプロセッサの複数の量子ビットのうちの対応する量子ビットと磁気的に相互作用するように構成されている。一実施形態では、第１の層は、範囲の両端を含めて、２０ケルビン～０．０１ケルビンの温度範囲で動作しながら、第１の磁束を生成する。

【0029】

一実施形態では、デバイスは、磁場を生成するように構成された第２の層を含み、第２の層は、極低温範囲で超伝導性を示す材料を含む。一実施形態では、デバイスは、チップの表面上に配置された磁気素子を含み、第１の層は、チップの反対側の表面上に形成されている。一実施形態では、量子ビットは、Ｑプロセッサ・チップの第１の表面上に形成されている。一実施形態では、第１の層は、Ｑプロセッサ・チップの反対側の表面上に形成されている。

【0030】

一実施形態では、デバイスは、第１の層に磁場を印加するように構成された磁気素子を含み、磁気素子は、第１のチップ上に配置されている。一実施形態では、第１の層は、第２のチップ上に配置されている。

【0031】

一実施形態は、量子ビット調整デバイスを製造する方法を含む。一実施形態では、本方法は、磁場を生成するように構成された第１の層を形成することを含み、第１の層は、極低温範囲で超伝導性を示す材料を含む。一実施形態では、本方法は、Ｑプロセッサ・チップ上に量子ビットを形成することを含み、第１の層は、第１の層の第１の磁束が第１の周波数シフト値だけ量子ビットの第１の共振周波数に第１の変化を引き起こすように、量子ビットと磁気的に相互作用するように構成されている。

【0032】

一実施形態では、本方法は、磁場を生成するように構成された第２の層を形成することを含み、第２の層は、極低温範囲で超伝導性を示す材料を含む。一実施形態では、第１の層は、範囲の両端を含めて、２０ケルビン～０．０１ケルビンの温度範囲で動作しながら、第１の磁束を生成する。

【0033】

一実施形態では、本方法は、チップの表面上に磁気素子を配置することを含み、第１の層は、チップの反対側の表面上に形成されている。一実施形態では、量子ビットは、Ｑプロセッサ・チップの第１の表面上に形成されている。一実施形態では、第１の層は、Ｑプロセッサ・チップの反対側の表面上に形成されている。

【0034】

一実施形態は、量子ビットを調整する方法を含む。一実施形態では、本方法は、第１の層の一部分を通る第１の磁場を生成することを含み、第１の層は、極低温範囲で超伝導性を示す材料を含み、第１の層のこの部分は、臨界温度よりも高い。一実施形態では、本方法は、第１の層の一部分を少なくとも臨界温度まで冷却することを含む。一実施形態では、本方法は、第１の層の一部分を少なくとも臨界温度まで冷却したことに応答して、第１の層の第１の磁束が第１の周波数シフト値だけ量子ビットの第１の共振周波数に第１の変化を引き起こすように、Ｑプロセッサ・チップの量子ビットと磁気的に相互作用する第２の磁場を生成することを含む。

【0035】

一実施形態では、本方法は、第１の層の一部分を冷却する前に、加熱素子を用いて第１の層のこの部分を臨界温度よりも高く加熱することを含む。一実施形態では、加熱素子は、抵抗器である。一実施形態では、加熱素子は、Ｑプロセッサ・チップに埋め込まれている。

【0036】

一実施形態では、本方法は、この部分を冷却した後、第１の層のこの部分を通る第１の磁場をスイッチ・オフすることを含む。一実施形態では、本方法は、第１の層の第２の部分を通る第３の磁場を生成することを含む。

【0037】

一実施形態では、本方法は、第１の層の第２の部分を臨界温度以下に冷却することを含む。一実施形態では、本方法は、第２の部分を冷却したことに応答して、第１の層の第２の磁束が第２の周波数シフト値だけ第２の量子ビットの第２の共振周波数に第１の変化を引き起こすように、Ｑプロセッサ・チップの第２の量子ビットと磁気的に相互作用する第４の磁場を生成することを含む。

【0038】

一実施形態では、本方法は、第１の層の一部分を冷却しながら第１の磁場を維持することを含む。一実施形態では、本方法は、Ｑプロセッサ・チップの第１の表面上に量子ビットを形成することを含む。

【0039】

一実施形態では、本方法は、Ｑプロセッサ・チップの反対側の表面上に第１の層を形成することを含む。一実施形態では、本方法は、超伝導材料のワイヤからコイル構造を形成することを含み、コイル構造は、第１の磁場を生成するように構成されている。

【0040】

一実施形態では、本方法は、チップの第１の表面上に第１の層を形成することを含む。一実施形態では、本方法は、チップの反対側の表面上にコイル構造を形成することを含む。一実施形態では、本方法は、光源を使用して、第１の層の一部分を臨界温度よりも高く加熱することを含む。

【0041】

一実施形態では、第１の層の臨界温度は、範囲の両端を含めて、２０ケルビン～０．０１ケルビンである。一実施形態では、本方法は、一組の量子ビットを測定して、一組の量子ビット周波数を決定することを含む。一実施形態では、本方法は、一組の量子ビット周波数を分析して、一組の量子ビット間の周波数混雑のインスタンスを決定することを含む。

【0042】

一実施形態では、本方法は、複数のコイル構造を形成することを含み、複数のコイル構造は、第１の磁場を生成するように構成されている。一実施形態では、本方法は、第１の層の複数の部分を臨界温度よりも高く加熱することを含む。

【0043】

一実施形態では、本方法は、複数の磁場を生成することを含み、各磁場は、第１の層の複数の部分のうちの一部分に対応する。一実施形態では、本方法は、第１の層の複数の部分を少なくとも臨界温度まで冷却することを含む。一実施形態では、本方法は、第１の層の複数の部分を少なくとも臨界温度まで冷却したことに応答して、第１の層の複数の磁束の各磁束が第１の周波数シフト値だけ複数の量子ビットのうちの対応する量子ビットの第１の共振周波数に第１の変化を引き起こすように、Ｑプロセッサ・チップの複数の量子ビットと磁気的に相互作用する第２の複数の磁場を生成することを含む。

【0044】

一実施形態は、コンピュータ使用可能プログラム製品を含む。コンピュータ使用可能プログラム製品は、コンピュータ可読記憶装置、および記憶装置に記憶されたプログラム命令を含む。

【0045】

一実施形態では、コンピュータ使用可能コードがデータ処理システム内のコンピュータ可読記憶装置に記憶されており、コンピュータ使用可能コードは、遠隔データ処理システムからネットワークを介して転送される。一実施形態では、コンピュータ使用可能コードは、サーバ・データ処理システム内のコンピュータ可読記憶装置に記憶されており、コンピュータ使用可能コードは、ネットワークを介して遠隔データ処理システムにダウンロードされ、遠隔データ処理システムに関連付けられたコンピュータ可読記憶装置で使用される。

【0046】

一実施形態は、コンピュータ・システムを含む。コンピュータ・システムは、プロセッサ、コンピュータ可読メモリ、およびコンピュータ可読記憶装置、ならびにメモリを介してプロセッサによって実行されるように記憶装置に記憶されたプログラム命令を含む。

【0047】

本発明の特徴と考えられる新規の特徴は、添付の特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、本発明自体、ならびに好ましい使用様式、さらなる目的、およびその利点は、添付の図面と併せて読むと、例示的な実施形態の以下の詳細な説明を参照することによって最もよく理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0048】

【図1】例示的な実施形態に従って改善することができるグローバル超伝導コイルの従来技術の例示的な構成のブロック図である。

【図2】例示的な実施形態による、超伝導体の磁場を使用する量子ビット調整のための装置の例示的な構成のブロック図である。

【図3】例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面図である。

【図4】例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面図である。

【図5】例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面図である。

【図6】例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面図である。

【図7】例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面図である。

【図8】例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面図である。

【図9】例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面図である。

【図10】例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面図である。

【図11】例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面図である。

【図12】例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面図である。

【図13】例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面図である。

【図14】例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面図である。

【図15】例示的な実施形態による、超伝導体の磁場を使用する量子ビット調整のための装置の構成例のブロック図である。

【図16】例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面図である。

【図17】例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面図である。

【図18】例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面図である。

【図19】例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面図である。

【図20】例示的な実施形態による、超伝導体の磁場を使用する量子ビット調整のための装置の例示的な構成のブロック図である。

【図21】例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面図である。

【図22】例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面図である。

【図23】例示的な実施形態による、量子ビットを調整するための例示的なプロセスの流れ図である。

【図24】例示的な実施形態による、量子ビットを調整するための例示的なプロセスの流れ図である。

【図25】例示的な実施形態による、量子ビットを調整するための例示的なプロセスの流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0049】

本発明を説明するために使用される例示的な実施形態は、一般に、単一チップ上の個別に調整可能な量子ビットに対する上述した必要性に対処し、これを解決する。例示的な実施形態は、超伝導体の磁場を使用する量子ビット調整のための方法および装置を提供する。

【0050】

１つまたは複数の周波数に関して生じるものとして本明細書に記載されている動作は、その１つまたは複数の周波数の信号に関して生じるものとして解釈されるべきである。「信号」へのすべての言及は、使用される場合に明確に区別されない限り、マイクロ波信号への言及である。例示的な実施形態の範囲内で、９３ケルビン以下の温度は、極低温と見なされる。

【0051】

一実施形態は、超伝導体の磁場を使用する量子ビット調整のための装置の構成を提供する。別の実施形態は、超伝導体の磁場を使用する量子ビット調整のための装置の製造方法を提供し、その結果、本方法は、ソフトウェア・アプリケーションとして実施することができる。製造方法の実施形態を実施するアプリケーションは、リソグラフィ・システムなどの既存の超伝導体製造システムと連携して動作するように構成することができる。

【0052】

説明を明確にするために、また説明に対するいかなる限定を意味することもなく、例示的な実施形態は、一部の例示的な構成を使用して説明される。本開示から、当業者は、記載された目的を達成するための記載された構成の多くの変更形態、適応形態、および修正形態を想到することができ、それらは、例示的な実施形態の範囲内で企図される。

【0053】

さらに、例示的な量子ビット、コイルまたは磁束誘起構造、ハウジング、ケーシング、および他の回路構成要素の簡略図面が、図および例示的な実施形態で使用される。実際の製造または回路において、本明細書に示されていないまたは記載されていない追加の構造もしくは構成要素、あるいは示されているが本明細書に記載された目的とは異なる構造もしくは構成要素が、例示的な実施形態の範囲を逸脱することなく存在してもよい。

【0054】

さらに、例示的な実施形態は、特定の実際のまたは仮想の構成要素に関して例としてのみ説明される。様々な例示的な実施形態によって説明されるステップは、説明されたやり方で機能を提供するために利用するまたは再利用する（ｐｕｒｐｏｓｅｄ ｏｒ ｒｅｐｕｒｐｏｓｅｄ）ことができる様々な構成要素を使用して回路を製造するために適合させることができ、そのような適合は、例示的な実施形態の範囲内で企図される。

【0055】

例示的な実施形態は、特定の種類の材料、電気的特性、ステップ、形状、サイズ、数量、周波数、回路、構成要素、および用途に関して例としてのみ説明される。これらおよび他の類似のアーチファクトのいかなる特定の明示も、本発明に限定することを意図したものではない。これらおよび他の類似のアーチファクトのいかなる適切な明示も、例示的な実施形態の範囲内で選択することができる。

【0056】

本開示の例は、説明を明確にするためにのみ使用され、例示的な実施形態に限定されるものではない。本明細書に列挙されるいかなる利点も、単なる例であり、例示的な実施形態に限定することを意図したものではない。追加のまたは異なる利点は、特定の例示的な実施形態によって実現することができる。さらに、特定の例示的な実施形態は、上で列挙された利点のいくつか、またはすべてを有してもよく、あるいはいずれも有さなくてもよい。

【0057】

図１を参照すると、この図は、例示的な実施形態に従って改善することができる従来技術のグローバル超伝導コイルの例示的な構成のブロック図を示す。プリント回路板（ＰＣＢ）１００は、マイクロ波コネクタ１０１と、チップ１０２と、実装において必要とされる可能性があるような他の構成要素と、を含む。チップ１０２は、複数の量子ビット、例えば、量子ビット１０４および１０６を含むＱプロセッサの一例である。一実施形態では、チップ１０２は、ハウジングを使用してプリント回路板１００に取り付けることができ、その非限定的な例が本明細書に記載されている。

【0058】

グローバル超伝導コイル１０８は、チップ１０２の近くに配置されて、チップ１０２上のすべての量子ビットにバイアス磁束を提供する磁束誘起構造である。グローバル超伝導コイル１０８は、チップ１０２とは別個であり、分離されている。グローバル超伝導コイル１０８は、非常に薄い絶縁コーティングを有する超伝導ワイヤを金属コアまたはロッドの周りに巻くことによって形成され、超伝導ワイヤの２つの端部は、接点１１０および１１２で終端する。直流電流（ＤＣ）である電流Ａがコイルを流れて磁束Φを生成する。磁束Φは、量子ビット１０４および１０６の出力周波数をある程度変化させる。超伝導ループの磁束依存性は、周期的である。量子ビット・ループを通り抜ける磁束の量は、グローバル超伝導コイル１０８からの量子ビット・ループの距離、また、異なる量子ビットに対して等しくない可能性がある背景磁場にも依存する。一般に、グローバル超伝導コイル１０８の位置がチップ１０２に対して固定され、チップ１０２の磁気環境が装置内で安定化されると、チップ１０２上の量子ビット１０４および１０６の周波数の変化は、グローバル超伝導コイル１０８を使用して互いに独立して調整することができない。

【0059】

図２を参照すると、この図は、例示的な実施形態による、超伝導体の磁場を使用する量子ビット調整のための装置の例示的な構成のブロック図を示す。構成２００は、チップ２０２と、実装において必要とされる可能性があるような他の構成要素と、を含む。チップ２０２は、複数の量子ビット、例えば、量子ビット２０４および２０６を含むＱプロセッサの一例である。

【0060】

図１のグローバル超伝導コイル１０８とは対照的に、図２の構成２００は、第１の層２１０を含むチップ２０８を示す。第１の層２１０は、極低温範囲の一部分において超伝導性を示す材料を含む。一実施形態では、第１の層２１０は、薄膜層である。例えば、第１の層２１０は、パターニングされた膜またはブランケット膜とすることができる。一実施形態では、第１の層２１０は、温度範囲の両端を含めて、約０．０１～２０ケルビンの温度範囲で超伝導性を示す材料を含む。例えば、第１の層２１０は、第ＩＩ種超伝導体材料を用いて形成されてもよい。

【0061】

コイル２１４は、第１の層２１０に作用する磁場を生成するように構成されている。一実施形態では、複数のコイルが第１の層２１０に作用する磁場を生成するように構成されている。例えば、複数のコイルが第１の層２１０に均一な磁場を生成するように構成されてもよい。一実施形態では、各コイルは、第１の層２１０の特定の部分に特定の磁場を生成するように構成されている。一実施形態では、第１の層２１０の各特定の部分は、チップ２０２上の個々の量子ビットに対応する。例えば、コイル２１４は、第１の層２１０の第１の部分に第１の磁場を生成し、第１の部分の磁束が量子ビット２０４をバイアスする（したがって、量子ビット２０４に関連付けられる）。

【0062】

以降、量子ビット固有のコイル、量子ビット固有の部分、および対応する量子ビットのグループを「Ｑグループ」と呼ぶ。一実施形態は、量子ビット固有のコイルからの磁力線が、対応する部分と主に相互作用し、他の量子ビット固有のコイルに対応する隣接部分とのいかなる磁気干渉も許容限度内に維持されるように、そのような量子ビット固有のコイルを第１の層の対応する部分に対して形成および配置する。一実施形態は、量子ビット固有の部分からの磁力線が、対応する量子ビットと主に相互作用し、隣接量子ビットとのいかなる磁気干渉も許容限度内に維持されるように、そのような量子ビット固有の部分を対応する量子ビットに対して形成および配置する。

【0063】

各コイルは、任意選択で、別個の取り外し可能なプラットフォーム、例えば、別個のＰＣＢであるプラットフォーム２１２に取り付けられている。プラットフォーム２１２は、各コイルを第１の層２１０に対して移動可能に、取り外し可能に、またはその両方で配置するために使用可能である。例えば、一実施形態では、１つのコイルは、例えば、第１の層の一部分との磁気相互作用を改善するために、第１の層の第２の部分との望ましくない干渉を低減するために、またはこれらおよび他の目的のいくつかの組合せのために、第１の層に対して移動または再配置することができる。

【0064】

第１の層２１０は、コイルによって生成された外部磁場への曝露および第１の層２１０の臨界温度未満への冷却に応答して永久磁石として作用するように構成されている。第１の層２１０は、磁束を生成し、この磁束がジョセフソン接合のインダクタンスを含む量子ビットの超伝導ループを通過する、または通り抜ける。量子ビットのループを通り抜ける磁束は、ジョセフソン接合のインダクタンスの変化を引き起こし、その結果、量子ビット・ループの共振周波数が変化する。このように動作して、第１の層２１０の一部分は、量子ビット２０４の周波数に実質的な（しきい値よりも大きい）量の変化またはシフトを引き起こすように、量子ビット２０４と相互作用する。一実施形態では、第１の層２１０の第２の部分は、量子ビット２０６に対して同様のやり方で動作する。

【0065】

量子ビット固有のコイル２１４～２１６が量子ビット２０４～２０６の下方に配置されていることを示す図２の図示された向きは、それぞれ、好ましい向きであるが、限定することを意図したものではない。本開示から明らかになるように、量子ビット固有のコイルを、対応する量子ビットに対して他の向きに向けて、対応する量子ビットに対する量子ビット固有の周波数シフト効果を同様に達成することができる。コイルの向きの違いおよび（複数の）コイルの組合せによって、有意なものから無視できるものまで、異なる量の磁束が生じる。向きによっては、現在利用可能な超伝導Ｑプロセッサの実装において有用なものもあるが、非超伝導量子ビットを用いる他の潜在的な量子デバイスにおいて有用性が見出されるものもある。

【0066】

さらに、一実施形態では、各量子ビット固有のコイルの磁束は、量子ビット固有のコイルに、その量子ビット固有のコイルのための専用の接点対を介して供給される電流を調整することによって、独立して動的に制御される。一実施形態では、各量子ビット固有のコイルは、第１の層２１０が臨界温度以下に冷却された後にスイッチ・オフされる。一実施形態では、チップ２１２は、第１の層２１０が臨界温度以下に冷却された後に取り外される。別の実施形態では、チップ２１２は、適位置に留まるが、チップ２１２上のコイルは、第１の層２１０が臨界温度以下に冷却された後は、もはやバイアスされない。

【0067】

任意の特定の実施形態が任意の特定の利点または特性を提供することを暗示することなく、実施形態を特定のやり方で実施することから実現され得る利点または特性の一部には、以下が含まれるが、これらに限定されない。１．各コイルが他のコイルから独立しているため、複数の量子ビット全体を同時に調整することができ、２．各コイルが主に第１の層の一部分を磁束バイアスし、３．第１の層を臨界温度未満に冷却することができ、４．チップ２０８を熱平衡に保つことができ、５．第１の層２１０が永久磁石として作用している間に、チップ２１２を取り外すことができ、またはコイル２１４～２１６をスイッチ・オフすることができる。

【0068】

異なる量子処理アプリケーションは、量子ビットを磁束バイアスするための異なる要件を有することができる。一部の実施態様では、磁場バイアスは、超伝導量子ビットの平面に垂直に印加されなければならない場合がある。一部の他の実施態様では、磁場バイアスは、超伝導量子ビットまたは他の量子デバイスの平面に平行に印加されなければならない場合がある。このような他の要件および実施態様は、例示的な実施形態の範囲内で企図される。一実施形態のＱグループのコイルを、それらの対応する超伝導材料の部分に対して異なる向きにすることができる。一実施形態のＱグループの各部分を、それらの対応する量子ビットに対して異なる向きにすることができる。さらに、一実施形態では、コイルは、量子ビットと１対１の対応を有することができ、別の実施形態では、コイルは、複数の量子ビットと１対ｎの対応を有することができ、別の実施形態では、いくつかのコイルが単一の量子ビットに対応している場合、ｎ個のコイルは、量子ビットとｎ対１の対応を有することができ、別の実施形態では、ｎ個のコイルの組がｍ個の量子ビットの組に対応している場合、ｎ個のコイルは、量子ビットとｎ対ｍの対応を有することができる。別の実施形態では、コイルがチップ上の特定の量子ビットに対応していない場合、コイルは、量子ビットと０対１の対応を有することができる。４つのコイルのグループは、量子ビットの位置における磁場の完全なベクトル制御を提供することができ、対応する量子ビットの特定の位置における磁場の３つの空間ベクトル成分すべて（すなわち、大きさおよび方向）を設定することを可能にする。

【0069】

開示された様々な構成から分かるように、共振周波数シフトについて各量子ビットを独立して制御することができる。さらに、シフトは、マルチ量子ビット・チップ上の個々の量子ビットに対して静的に設定する、または繰り返し変更することができる。さらに、量子ビットおよびコイルは、シフトを実現するために、相互に異なる向きであってもよく、異なってグループ化されてもよく、スペースに制約のある実装において様々な実装の選択肢を提供する。

【0070】

図３を参照すると、この図は、例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面を示す。構成３００は、量子ビット３０４を含むチップ３０２と、第１の層３０８を含むチップ３０６と、コイル３１２を含むチップ３１０と、を示す。一実施形態では、チップ３０６は、チップ３１０とチップ３０２との間に配置されている。第１の層３０８は、極低温範囲の一部分で超伝導性を示す材料を含む。一実施形態では、第１の層３０８は、温度範囲の両端を含めて、約１～１０ケルビンの温度範囲で超伝導性を示す材料を含む。例えば、第１の層３０８は、第ＩＩ種超伝導体材料を用いて形成されてもよい。一実施形態では、第１の層３０８は、チップ３１０に面するチップ３０６の表面上に配置されている。一実施形態では、コイル３１２は、第１の層３０８とは反対向きのチップ３１０の表面上に配置されている。

【0071】

コイル３１２は、第１の層３０８に作用する磁場を生成するように構成されている。一実施形態では、複数のコイルが第１の層３０８に作用する磁場を生成するように構成されている。例えば、複数のコイルが第１の層３０８に均一な磁場を生成するように構成されてもよい。一実施形態では、各コイルは、第１の層３０８の特定の部分に特定の磁場を生成するように構成されている。一実施形態では、第１の層３０８の各特定の部分は、チップ３０２上の個々の量子ビットに対応する。例えば、コイル３１２は、第１の層３０８の第１の部分に第１の磁場を生成し、第１の部分の磁束が量子ビット３０４をバイアスする（したがって、量子ビット３０４に関連付けられる）。

【0072】

図４を参照すると、この図は、例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面を示す。構成４００は、量子ビット４０４を含むチップ４０２と、第１の層４０８を含むチップ４０６と、コイル４１２を含むチップ４１０と、を示す。構成４００は、図３の構成３００および図２の構成２００と同様のやり方で動作する。一実施形態では、第１の層４０８は、量子ビット４０４に面するチップ４０６の表面上に配置されている。一実施形態では、コイル４１２は、第１の層４０８とは反対向きのチップ４１０の表面上に配置されている。

【0073】

図５を参照すると、この図は、例示的な実施形態による量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面を示す。構成５００は、量子ビット５０４を含むチップ５０２と、第１の層５０８を含むチップ５０６と、コイル５１２を含むチップ５１０と、を示す。構成５００は、図３の構成３００および図４の構成４００と同様のやり方で動作する。一実施形態では、第１の層５０８は、コイル５１２に面するチップ５０６の表面上に配置されている。一実施形態では、コイル５１２は、量子ビット５０４に面するチップ５１０の表面上に配置されている。

【0074】

図６を参照すると、この図は、例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面を示す。構成６００は、量子ビット６０４を含むチップ６０２と、第１の層６０８および第２の層６１４を含むチップ６０６と、コイル６１２を含むチップ６１０と、を示す。構成６００は、図３の構成３００および図４の構成４００と同様のやり方で動作する。一実施形態では、チップ６０６は、チップ６１０とチップ６０２との間に配置されている。第１の層６０８は、極低温範囲の一部分で超伝導性を示す材料を含む。一実施形態では、第１の層６０８は、温度範囲の両端を含めて、約１～１０ケルビンの温度範囲で超伝導性を示す材料を含む。例えば、第１の層６０８は、第ＩＩ種超伝導体材料を用いて形成されてもよい。一実施形態では、第１の層６０８は、チップ６０２に面するチップ６０６の表面上に配置されている。一実施形態では、コイル６１２は、第１の層６０８とは反対向きのチップ６１０の表面上に配置されている。

【0075】

第２の層６１４は、極低温範囲の一部分で超伝導性を示す材料を含む。一実施形態では、第２の層６１４は、温度範囲の両端を含めて、約１～１０ケルビンの温度範囲で超伝導性を示す材料を含む。例えば、第２の層６１４は、第ＩＩ種超伝導体材料を用いて形成されてもよい。一実施形態では、第２の層６１４は、チップ６１０に面するチップ６０６の表面上に配置されている。

【0076】

コイル６１２は、第１の層６０８および第２の層６１４に作用する磁場を生成するように構成されている。一実施形態では、複数のコイルが第１の層６０８および第２の層６１４に作用する磁場を生成するように構成されている。例えば、複数のコイルが第１の層６０８および第２の層６１４に均一な磁場を生成するように構成されてもよい。

【0077】

図７を参照すると、この図は、例示的な実施形態による量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面を示す。構成７００は、量子ビット７０４を含むチップ７０２と、第１の層７０８および第２の層７１４を含むチップ７０６と、コイル７１２を含むチップ７１０と、を示す。構成７００は、図３の構成３００および図４の構成４００と同様のやり方で動作する。一実施形態では、チップ７０６は、チップ７１０とチップ７０２との間に配置されている。一実施形態では、コイル７１２は、チップ７０６に面するチップ７１０の表面上に配置されている。

【0078】

図８を参照すると、この図は、例示的な実施形態による量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面を示す。構成８００は、量子ビット８０４および第１の層８０６を含むチップ８０２と、コイル８１０を含むチップ８０８と、を示す。構成８００は、図３の構成３００および図２の構成２００と同様のやり方で動作する。一実施形態では、量子ビット８０４は、チップ８０２の第１の表面上に形成および構成されている。一実施形態では、チップ８０２は、チップ８０８の上方に配置されている。一実施形態では、第１の層８０６は、量子ビット８０４とは反対側のチップ８０２の表面上に配置されている。一実施形態では、コイル８１０は、第１の層８０６に面するチップ８０８の表面上に配置されている。

【0079】

図９を参照すると、この図は、例示的な実施形態による量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面を示す。構成９００は、量子ビット９０４および第１の層９０６を含むチップ９０２と、コイル９１０を含むチップ９０８と、を示す。構成９００は、図３の構成３００および図２の構成２００と同様のやり方で動作する。一実施形態では、量子ビット９０４は、チップ９０２の第１の表面上に形成および構成されている。一実施形態では、第１の層９０６は、量子ビット９０４とは反対側のチップ９０２の表面上に配置されている。一実施形態では、コイル９１０は、第１の層９０６とは反対向きのチップ９０８の表面上に配置されている。

【0080】

図１０を参照すると、この図は、例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面を示す。構成１０００は、量子ビット１００４および第１の層１００６を含むチップ１００２と、コイル１０１０を含むチップ１００８と、を示す。構成１０００は、図３の構成３００および図２の構成２００と同様のやり方で動作する。一実施形態では、量子ビット１００４は、チップ１００２の第１の表面上に形成および構成されている。一実施形態では、チップ１００２は、チップ１００８の下方に配置されている。一実施形態では、第１の層１００６は、量子ビット１００４とは反対側のチップ１００２の表面上に配置されている。一実施形態では、コイル１０１０は、第１の層１００６とは反対向きのチップ１００８の表面上に配置されている。

【0081】

図１１を参照すると、この図は、例示的な実施形態による量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面を示す。構成１１００は、量子ビット１１０４および第１の層１１０６を含むチップ１１０２と、コイル１１１０を含むチップ１１０８と、を示す。構成１１００は、図３の構成３００および図２の構成２００と同様のやり方で動作する。一実施形態では、量子ビット１１０４は、チップ１１０２の第１の表面上に形成および構成されている。一実施形態では、チップ１１０２は、チップ１１０８の下方に配置されている。一実施形態では、第１の層１００６は、量子ビット１１０４とは反対側のチップ１１０２の表面上に配置されている。一実施形態では、コイル１１１０は、チップ１１０２に面するチップ１１０８の表面上に配置されている。

【0082】

図１２を参照すると、この図は、例示的な実施形態による量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面を示す。構成１２００は、量子ビット１２０４を含むチップ１２０２と、第１の層１２０６およびコイル１２１０を含むチップ１２０８と、を示す。構成１２００は、図３の構成３００および図２の構成２００と同様のやり方で動作する。一実施形態では、第１の層１２０６は、チップ１２０８の第１の表面上に形成および構成されている。一実施形態では、チップ１２０２は、チップ１２０８の下方に配置されている。一実施形態では、コイル１２１０は、第１の層１２０６とは反対側のチップ１２０８の表面上に配置されている。一実施形態では、第１の層１２０６は、チップ１２０２に面するチップ１２０８の表面上に配置されている。

【0083】

図１３を参照すると、この図は、例示的な実施形態による量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面を示す。構成１３００は、量子ビット１３０４を含むチップ１３０２と、第１の層１３０６およびコイル１３１０を含むチップ１３０８と、を示す。構成１３００は、図３の構成３００および図２の構成２００と同様のやり方で動作する。一実施形態では、第１の層１３０６は、チップ１３０８の第１の表面上に形成および構成されている。一実施形態では、チップ１３０２は、チップ１３０８の下方に配置されている。一実施形態では、コイル１３１０は、第１の層１３０６とは反対側のチップ１３０８の表面上に配置されている。一実施形態では、第１の層１３０６は、チップ１３０２とは反対向きのチップ１３０８の表面上に配置されている。

【0084】

図１４を参照すると、この図は、例示的な実施形態による量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面を示す。構成１４００は、量子ビット１４０４を含むチップ１４０２と、第１の層１４０８を含むチップ１４０６と、コイル１４１２を含むチップ１４１０と、を示す。構成１４００は、図３の構成３００および図２の構成２００と同様のやり方で動作する。一実施形態では、チップ１４０２は、チップ１４１０とチップ１４０２との間に配置されている。

【0085】

図２～図１４の向きは、限定することを意図したものではない。本開示から、当業者は、量子ビット、層、コイル、およびチップの異なる向き、ならびに異なる構成からの特徴の組合せを想到することができ、それらは、例示的な実施形態の範囲内で企図される。

【0086】

図１５を参照すると、この図は、例示的な実施形態による、超伝導体の磁場を使用する量子ビット調整のための装置の例示的な構成のブロック図を示す。構成１５００は、チップ１５０２と、実装において必要とされる可能性があるような他の構成要素と、を含む。チップ１５０２は、複数の量子ビット、例えば、量子ビット１５０４を含むＱプロセッサの一例である。

【0087】

図１のグローバル超伝導コイル１０８とは対照的に、図１５の構成１５００は、第１の層１５０８を含むチップ１５０６を示す。第１の層１５０８は、極低温範囲の一部分で超伝導性を示す材料を含む。一実施形態では、第１の層１５０８は、薄膜層である。例えば、第１の層１５０８は、パターニングされた膜またはブランケット膜であってもよい。一実施形態では、第１の層１５０８は、温度範囲の両端を含めて、約１～１０ケルビンの温度範囲で超伝導性を示す材料を含む。例えば、第１の層１５０８は、第ＩＩ種超伝導体材料を用いて形成されてもよい。

【0088】

コイル１５１２、１５１４は、第１の層１５０８に作用する磁場を生成するように構成されている。例えば、コイル１５１２、１５１４は、第１の層１５０８に均一な磁場を生成するように構成されてもよい。別の例として、コイル１５１２、１５１４は、ヘルムホルツ・コイル構成で構成されてもよい。

【0089】

チップ１５０６は、第１の層１５０８の反対側の表面上に配置された複数の抵抗器１５１０を含む。各抵抗器は、第１の層１５０８の一部分を第１の層１５０８の臨界温度よりも高く加熱するように構成されている。一実施形態では、各抵抗器は、チップ１５０６上の他の抵抗器とは独立して動作する。一実施形態では、各抵抗器は、第１の層１５０８の別個の部分に対応する。例えば、各抵抗器は、チップ１５０２上の異なる量子ビットに関連付けられた第１の層１５０８の一部分を加熱することができる。

【0090】

第１の層１５０８は、コイルによって生成された外部磁場への曝露および第１の層１５０８の臨界温度未満への冷却に応答して永久磁石として作用するように構成されている。第１の層１５０８は、磁束を生成し、この磁束がジョセフソン接合のインダクタンスを含む量子ビットの超伝導ループを通過する、または通り抜ける。量子ビットのループを通り抜ける磁束は、ジョセフソン接合のインダクタンスの変化を引き起こし、その結果、量子ビット・ループの共振周波数が変化する。このように動作して、第１の層１５０８の一部分は、量子ビット１５０４の周波数に実質的な（しきい値よりも大きい）量の変化またはシフトを引き起こすように、量子ビット１５０４と相互作用する。

【0091】

チップ１５０６がチップ１５０２の上方に配置されていることを示す図１５の図示する向きは、それぞれ、好ましい向きであるが、限定することを意図したものではない。向きの違いによって、有意なものから無視できるものまで、異なる量の磁束が生じる。向きによっては、現在利用可能な超伝導ｑプロセッサの実装において有用なものもあるが、非超伝導量子ビットを用いる他の潜在的な量子デバイスにおいて有用性が見出されるものもある。

【0092】

さらに、一実施形態では、各抵抗器によって生成される熱は、その抵抗器のための専用の接点対を介して抵抗器に供給される電流を調整することによって、独立して動的に制御される。一実施形態では、コイル１５１２、１５１４によって生成された磁場が安定し、抵抗器によって加熱された第１の層１５０８の部分が臨界温度を下回った後、各抵抗器は、スイッチ・オフされる。一実施形態では、第１の層１５０８の加熱された部分は、生成された磁場を第１の層１５０８のその部分にピン止めするために、臨界温度以下に冷却される。一実施形態では、臨界温度よりも高く加熱し、臨界温度以下に冷却するプロセスは、対応する抵抗器を使用して、第１の層１５０８の他の部分に対して繰り返される。一実施形態では、生成された磁場は、異なる量子ビットを異なる周波数で調整するために、第１の層１５０８の後続の部分を加熱する前に変更される。

【0093】

任意の特定の実施形態が任意の特定の利点または特性を提供することを暗示することなく、実施形態を特定のやり方で実施することから実現され得る利点または特性の一部には、以下が含まれるが、これらに限定されない。１．磁場を生成するために必要なコイルは１つだけであり、２．第１の層が永久磁石として作用している間に、コイルをスイッチ・オフすることができる。

【0094】

異なる量子処理アプリケーションは、量子ビットを磁束バイアスするための異なる要件を有することができる。一部の実施態様では、磁場バイアスは、超伝導量子ビットの平面に垂直に印加されなければならない場合がある。一部の他の実施態様では、磁場バイアスは、超伝導量子ビットまたは他の量子デバイスの平面に平行に印加されなければならない場合がある。このような他の要件および実施態様は、例示的な実施形態の範囲内で企図される。（第１の層１５０８における）生成された磁場の４つの位置のグループは、量子ビットの位置における磁場の完全なベクトル制御を提供することができ、対応する量子ビットの特定の位置における磁場の３つの空間ベクトル成分（すなわち、大きさおよび方向）すべてを設定することを可能にする。

【0095】

開示された様々な構成から分かるように、共振周波数シフトについて各量子ビットを独立して制御することができる。さらに、シフトは、マルチ量子ビット・チップ上の個々の量子ビットに対して静的に設定する、または繰り返し変更することができる。

【0096】

図１６を参照すると、この図は、例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面を示す。構成１６００は、量子ビット１６０４を含むチップ１６０２と、第１の層１６０８および抵抗器１６１０を含むチップ１６０６と、コイル１６１２～１６１４と、を示す。構成１６００は、図１５の構成１５００と同様のやり方で動作する。一実施形態では、チップ１６０２は、チップ１６０６の下方に配置されている。第１の層１６０８は、極低温範囲の一部分で超伝導性を示す材料を含む。一実施形態では、第１の層１６０８は、温度範囲の両端を含めて、約１～１０ケルビンの温度範囲で超伝導性を示す材料を含む。例えば、第１の層１６０８は、第ＩＩ種超伝導体材料を用いて形成されてもよく、パターニングされた膜またはブランケット膜であってもよい。一実施形態では、第１の層１６０８は、チップ１６０２に面するチップ１６０６の表面上に配置されている。一実施形態では、抵抗器１６１０は、第１の層１６０８とは反対側のチップ１６０６の表面上に配置されている。

【0097】

抵抗器１６１０は、第１の層１６０８の一部分を臨界温度よりも高く加熱するように構成されている。一実施形態では、各抵抗器は、第１の層の別個の部分を加熱するように構成されている。コイル１６１２～１６１４は、第１の層１６０８に作用する磁場を生成するように構成されている。例えば、コイルは、第１の層１６０８に均一な磁場を生成するように構成されてもよい。

【0098】

図１７を参照すると、この図は、例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面を示す。構成１７００は、量子ビット１７０４を含むチップ１７０２と、第１の層１７０８および抵抗器１７１０を含むチップ１７０６と、コイル１７１２～１７１４と、を示す。構成１７００は、図１５の構成１５００と同様のやり方で動作する。一実施形態では、チップ１７０２は、チップ１７０６の下方に配置されている。一実施形態では、抵抗器１７１０は、チップ１７０６に埋め込まれている。一実施形態では、第１の層１７０８は、チップ１７０２に面するチップ１７０６の表面上に配置されている。

【0099】

図１８を参照すると、この図は、例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面を示す。構成１８００は、量子ビット１８０４、第１の層１８０６、および抵抗器１８０８を含むチップ１８０２と、コイル１８１０～１８１２と、を示す。構成１８００は、図１５の構成１５００と同様のやり方で動作する。一実施形態では、量子ビット１８０４は、チップ１８０２の第１の表面上に形成および配置されている。一実施形態では、第１の層１８０６は、チップ１８０２の反対側の表面上に配置されている。一実施形態では、抵抗器１８０８は、第１の層１８０６上に配置されている。

【0100】

図１９を参照すると、この図は、例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面を示す。構成１９００は、量子ビット１９０４、第１の層１９０６、および抵抗器１９０８を含むチップ１９０２と、コイル１９１０～１９１２と、を示す。構成１９００は、図１５の構成１５００と同様のやり方で動作する。一実施形態では、量子ビット１９０４は、チップ１９０２の第１の表面上に形成および配置されている。一実施形態では、第１の層１９０６は、チップ１９０２の反対側の表面上に配置されている。一実施形態では、抵抗器１９０８は、チップ１９０２に埋め込まれている。

【0101】

図１５～図１９の向きは、限定することを意図したものではない。本開示から、当業者は、量子ビット、層、抵抗器、コイル、およびチップの異なる向き、ならびに異なる図からの特徴の組合せを想到することができ、それらは、例示的な実施形態の範囲内で企図される。

【0102】

図２０を参照すると、この図は、例示的な実施形態による、超伝導体の磁場を使用する量子ビット調整のための装置の例示的な構成のブロック図を示す。構成２０００は、チップ２００２と、実装において必要とされる可能性があるような他の構成要素と、を含む。チップ２００２は、複数の量子ビット、例えば、量子ビット２００４を含むＱプロセッサの一例である。

【0103】

図１のグローバル超伝導コイル１０８とは対照的に、図２０の構成２０００は、第１の層２００８を含むチップ２００６を示す。第１の層２００８は、極低温範囲の一部分で超伝導性を示す材料を含む。一実施形態では、第１の層２００８は、薄膜層である。例えば、第１の層２００８は、パターニングされた膜またはブランケット膜であってもよい。一実施形態では、第１の層２００８は、温度範囲の両端を含めて、約１～１０ケルビンの温度範囲で超伝導性を示す材料を含む。例えば、第１の層２００８は、第ＩＩ種超伝導体材料を用いて形成されてもよい。

【0104】

コイル２０１４、２０１６は、第１の層２００８に作用する磁場を生成するように構成されている。例えば、コイル２０１４、２０１６は、第１の層２００８に均一な磁場を生成するように構成されてもよい。別の例として、コイル２０１４、２０１６は、ヘルムホルツ・コイル構成で構成することができる。

【0105】

レーザ２０１０は、第１の層２００８の一部分２０１２に熱を生成するように構成されている。光源（例えば、レーザ）２０１０は、第１の層２００８の一部分を第１の層２００８の臨界温度よりも高く局所的に加熱するように構成されている。一実施形態では、光吸収層（図示せず）が、チップ２００６上で光が当たるチップ面上に配置されている。一実施形態では、レーザを生成するレーザ源は、第１の層２００８の異なる部分を標的とするように、移動および配置することができる。例えば、レーザ２０１０は、チップ２００２上の異なる量子ビットに関連付けられた第１の層２００８の一部分を加熱することができる。

【0106】

第１の層２００８は、コイルによって生成された外部磁場への曝露および第１の層２００８の臨界温度未満への冷却に応答して永久磁石として作用するように構成されている。第１の層２００８は、磁束を生成し、この磁束がジョセフソン接合のインダクタンスを含む量子ビットの超伝導ループを通過する、または通り抜ける。量子ビットのループを通り抜ける磁束は、ジョセフソン接合のインダクタンスの変化を引き起こし、その結果、ループを含む量子ビットの共振周波数が変化する。このように動作して、第１の層２００８の一部分（または部分のグループ）は、量子ビット２００４の周波数に実質的な（しきい値よりも大きい）量の変化またはシフトを引き起こすように、量子ビット２００４と相互作用する。

【0107】

チップ２００６がチップ２００２の上方に配置されていることを示す図２０の図示された向きは、それぞれ、好ましい向きであるが、限定することを意図したものではない。向きの違いによって、有意なものから無視できるものまで、異なる量の磁束が生じる。向きによっては、現在利用可能な超伝導ｑプロセッサの実装において有用なものもあるが、非超伝導量子ビットを用いる他の潜在的な量子デバイスにおいて有用性が見出されるものもある。

【0108】

さらに、一実施形態では、レーザによって生成される熱は、独立して動的に制御される。一実施形態では、光源またはレーザ２０１０は、コイル２０１４、２０１６によって生成された磁場が安定し、光ビームまたはレーザ２０１０によって加熱された第１の層２００８の部分が臨界温度を下回った後に、スイッチ・オフにされる。一実施形態では、第１の層２００８の加熱された部分は、生成された磁場を第１の層２００８のその部分にピン止めするために、臨界温度以下に冷却される。一実施形態では、臨界温度よりも高く加熱し、臨界温度以下に冷却するプロセスは、光源またはレーザ２０１０を使用して、第１の層２００８の他の部分に対して繰り返される。一実施形態では、生成された磁場は、異なる量子ビットを異なる周波数で調整するために、第１の層２００８の後続の部分を加熱する前に変更される。

【0109】

任意の特定の実施形態が任意の特定の利点または特性を提供することを暗示することなく、実施形態を特定のやり方で実施することから実現され得る利点または特性の一部には、以下が含まれるが、これらに限定されない。１．磁場を生成するために必要なコイルは１つだけであり、２．第１の層が永久磁石として作用している間に、コイルをスイッチ・オフすることができる。

【0110】

異なる量子処理アプリケーションは、量子ビットを磁束バイアスするための異なる要件を有することができる。一部の実施態様では、磁場バイアスは、超伝導量子ビットの平面に垂直に印加されなければならない場合がある。一部の他の実施態様では、磁場バイアスは、超伝導量子ビットまたは他の量子デバイスの平面に平行に印加されなければならない場合がある。このような他の要件および実施態様は、例示的な実施形態の範囲内で企図される。

【0111】

開示された様々な構成から分かるように、共振周波数シフトについて各量子ビットを独立して制御することができる。さらに、シフトは、マルチ量子ビット・チップ上の個々の量子ビットに対して静的に設定する、または繰り返し変更することができる。

【0112】

図２１を参照すると、この図は、例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面を示す。構成２１００は、量子ビット２１０４を含むチップ２１０２と、第１の層２１０８を含むチップ２１０６と、コイル２１１２、２１１４と、を示す。構成２１００は、図２０の構成２０００と同様のやり方で動作する。一実施形態では、第１の層２１０８は、チップ２１０６の第１の表面上に形成および配置されている。一実施形態では、光吸収層を第１の層２１０８の上に堆積させる。一実施形態では、チップ２１０２は、チップ２１０６の下方に配置されている。一実施形態では、コイル２１１２、２１１４は、磁場を生成するように構成されている。一実施形態では、光ビームまたはレーザ２１１０は、第１の層２１０８の一部分を加熱するように構成されている。

【0113】

図２２を参照すると、この図は、例示的な実施形態による、量子ビット調整デバイスの例示的な構成の断面を示す。構成２２００は、量子ビット２２０４、第１の層２２０６を含むチップ２２０２と、コイル２２１０、２２１２と、を示す。構成２２００は、図２０の構成２０００と同様のやり方で動作する。一実施形態では、量子ビット２２０４は、チップ２２０２の第１の表面上に形成および配置されている。一実施形態では、第１の層２２０６は、量子ビット２２０４とは反対側のチップ２２０２の表面上に形成および配置されている。一実施形態では、光吸収層を第１の層２２０６の表面上に堆積させる。一実施形態では、コイル２２１０、２２１２は、磁場を生成するように構成されている。一実施形態では、レーザ２２０８は、第１の層２２０６の一部分を加熱するように構成されている。

【0114】

図２０～図２２の向きは、限定することを意図したものではない。本開示から、当業者は、量子ビット、層、光源およびレーザ源、コイル、ならびにチップに対して異なる向きを想到することができ、それらは、例示的な実施形態の範囲内で企図される。

【0115】

図２３を参照すると、この図は、例示的な実施形態による、量子ビットを調整するための例示的なプロセスの流れ図を示す。プロセス２３００は、製造システムにおいて、例えば、製造システムを動作させるソフトウェア・アプリケーションにおいて、記載された動作を引き起こすように実施することができる。

【0116】

本実施形態は、一組の量子ビットを測定して、一組の量子ビット周波数を決定する（ブロック２３０２）。決定された一組の量子ビット周波数に応答して、本実施形態は、一組の周波数を分析して、周波数混雑を決定する（ブロック２３０４）。一実施形態では、周波数混雑は、Ｑプロセッサ・チップ上の隣接する量子ビットがしきい値周波数範囲内の共振周波数を有するときに生じる。例えば、しきい値周波数範囲は、５００ＭＨｚである。一実施形態では、アプリケーションは、周波数混雑分析に基づいて調整するための量子ビット候補を識別する。周波数混雑が存在し、量子ビット候補が識別された場合（ブロック２３０４の「はい」の経路）、アプリケーションは、量子ビットの共振周波数にシフトを引き起こす特定の磁束を生成するように超伝導材料を構成する（ブロック２３０６）。アプリケーションは、ブロック２３０４に戻り、周波数混雑の追加のインスタンスを判定する。本実施形態は、所与の実施態様において様々な量子ビットを調整するために必要とされ得る回数だけブロック２３０６を繰り返す。周波数混雑が生じていないと判定された場合（ブロック２３０４の「いいえ」の経路）、本実施形態は、その後、プロセス２３００を終了する。

【0117】

図２４を参照すると、この図は、例示的な実施形態に従って、量子ビットを調整するための装置を構成する例示的なプロセスを示す。プロセス２４００は、図２３のブロック２３０６として実施することができる。

【0118】

量子ビットの共振周波数にシフトの必要性が存在する場合、本実施形態は、超伝導材料の一部分を臨界温度よりも高く加熱する（ブロック２４０２）。例えば、超伝導材料上にまたはそれに隣接して配置された抵抗器は、超伝導材料の一部分を臨界温度よりも高く加熱することができる。別の例として、レーザなどの光源は、超伝導材料の一部分を臨界温度よりも高く加熱することができる。一実施形態では、超伝導材料の一部分は、すでに臨界温度よりも高い。一実施形態では、超伝導材料全体が臨界温度よりも高い。アプリケーションは、臨界温度よりも高い超伝導材料の部分を通る磁場を生成する（ブロック２４０４）。アプリケーションは、印加された磁場を維持しながら、超伝導材料のこの部分を臨界温度未満に冷却する（ブロック２４０６）。その後、本実施形態は、プロセス２４００を終了する。

【0119】

図２５を参照すると、この図は、例示的な実施形態に従って、量子ビットを調整するための装置を構成する例示的なプロセスを示す。プロセス２５００は、図２３のブロック２３０６として実施することができる。

【0120】

量子ビットの共振周波数にシフトの必要性が存在する場合、本実施形態は、臨界温度よりも高い超伝導材料の第１の部分を通る磁場を生成する（ブロック２５０２）。例えば、磁場を生成するように複数のコイルを構成することができ、磁場は、それぞれの個々のコイルによって生成された磁場の重ね合わせを含む。アプリケーションは、この部分を通る磁場を構成する（ブロック２５０４）。一実施形態では、アプリケーションは、超伝導材料のその部分における磁場のベクトル成分（大きさおよび方向）を３つの空間次元で制御することによって磁場を構成する。例えば、アプリケーションは、超伝導材料の第１の部分の位置を調整し、コイルのいずれかを通る電流（大きさおよび方向）を調整し、または他の動作を行って複数のコイルによって生成される磁場を構成することができる。アプリケーションは、印加された磁場を維持しながら、超伝導材料の第１の部分を臨界温度未満に冷却する（ブロック２５０６）。その後、本実施形態は、プロセス２５００を終了する。

【0121】

磁束バイアス装置の回路要素およびそれらへの接続部は、超伝導材料で作ることができる。（約１０～１００ミリケルビン（ｍＫ）、または約４Ｋなどの低温での）超伝導材料の例には、ニオブ、アルミニウム、タンタルなどが含まれる。例えば、ジョセフソン接合は、超伝導材料で作られており、それらのトンネル接合は、酸化アルミニウムなどの薄いトンネル障壁で作ることができる。コンデンサは、低損失の誘電体材料によって分離された超伝導材料で作ることができる。様々な要素を接続する伝送線路（すなわち、ワイヤ）は、超伝導材料で作ることができる。

【0122】

本発明の様々な実施形態は、関連する図面を参照して本明細書に記載されている。本発明の範囲から逸脱することなく代替の実施形態を考案することができる。以下の説明および図面において、要素間に様々な接続および位置関係（例えば、上、下、隣接など）が規定されているが、当業者であれば、本明細書に記載された位置関係の多くは、向きが変わっても記載されている機能が維持されている場合は、向きに依存しないことを認識するであろう。これらの接続または位置関係あるいはその両方は、特に明記されていない限り、直接的または間接的であってもよく、本発明は、この点に関して限定的であることは意図していない。したがって、エンティティの結合は、直接的または間接的な結合のいずれかを指すことができ、エンティティ間の位置関係は、直接的または間接的な位置関係であってもよい。間接的な位置関係の例として、層「Ｂ」の上に層「Ａ」を形成することに対する本明細書における言及は、層「Ａ」および層「Ｂ」の関連する特徴および機能性が中間層によって実質的に変化しない限り、１つまたは複数の中間層（例えば層「Ｃ」）が層「Ａ」と層「Ｂ」との間にある状況を含む。

【0123】

以下の定義および略語は、特許請求の範囲および本明細書の解釈に使用されるべきである。本明細書で使用されるとき、用語「備える」、「備えている」、「含む」、「含んでいる」、「有する」、「有している」、「含有する」、または「含有している」、あるいはそれらの任意の他の変形形態は、非排他的な包含を含むことを意図している。例えば、要素の列挙を含む組成物、混合物、プロセス、方法、物品、または装置は、必ずしもそれらの要素だけに限定されず、そのような組成物、混合物、プロセス、方法、物品、または装置に明示的に列挙されていない、あるいは固有の他の要素を含むことができる。

【0124】

さらに、用語「例示的」は、本明細書では、「例、実例、または例示として役立つ」ことを意味するために使用される。「例示的」として本明細書に記載された任意の実施形態または設計は、他の実施形態または設計よりも好ましいもしくは有利であると必ずしも解釈されるべきではない。用語「少なくとも１つ」および「１つまたは複数」は、１以上の任意の整数、すなわち１、２、３、４などを含むと理解される。用語「複数」は、２以上の任意の整数、すなわち２、３、４、５などを含むと理解される。用語「接続」は、間接的な「接続」および直接の「接続」を含むことができる。

【0125】

「一実施形態」、「実施形態」、「例示的実施形態」などへの本明細書における言及は、記載された実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含むことを示すが、すべての実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含んでも、含まなくてもよい。さらに、そのような言い回しは、必ずしも同じ実施形態に言及しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、または特性がある実施形態に関連して記載されている場合、明示的に記載されているかどうかにかかわらず、他の実施形態に関連するそのような特徴、構造、または特性に影響を与えることは、当業者の知識の範囲内であると思われる。

【0126】

用語「約」、「実質的に」、「およそ」、およびそれらの変形は、出願を申請する時点で利用可能な機器に基づいた特定の量の測定値に関連付けられた誤差の程度を含むことを意図している。例えば、「約」は、所与の値の±８％、または５％、または２％の範囲を含むことができる。

【0127】

本発明の様々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、または開示された実施形態に限定されることを意図するものでもない。記載された実施形態の範囲および思想から逸脱することなく、多くの修正形態および変形形態が当業者には明らかであろう。本明細書で使用される用語は、実施形態の原理、市場で見出される技術に対する実際の応用または技術的改良を最も良く説明するか、または当業者が本明細書に記載された実施形態を理解することができるように選択された。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】