特許 7460690 低温用途のためのフレキシブル配線

(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】2024-03-25

(45)【発行日】2024-04-02

(54)【発明の名称】低温用途のためのフレキシブル配線

(51)【国際特許分類】

   H10N 60/80 20230101AFI20240326BHJP

   H10N 60/82 20230101ALI20240326BHJP

   H01B 12/06 20060101ALI20240326BHJP

   H05K 1/02 20060101ALI20240326BHJP

   H05K 3/36 20060101ALI20240326BHJP

   H05K 1/14 20060101ALI20240326BHJP

【ＦＩ】

H10N60/80 W

H10N60/82

H01B12/06

H05K1/02 B

H05K1/02 P

H05K3/36 Z

H05K1/14 A

【請求項の数】 20

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022100479

(22)【出願日】2022-06-22

(62)【分割の表示】P 2021037304の分割

【原出願日】2017-09-07

(65)【公開番号】P2022136080

(43)【公開日】2022-09-15

【審査請求日】2022-07-21

(73)【特許権者】

【識別番号】502208397

【氏名又は名称】グーグル エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】Ｇｏｏｇｌｅ ＬＬＣ

【住所又は居所原語表記】１６００ Ａｍｐｈｉｔｈｅａｔｒｅ Ｐａｒｋｗａｙ ９４０４３ Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｖｉｅｗ， ＣＡ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ジョン・マルティニス

【審査官】恩田 和彦

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２１３９２４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０５－３０４２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２１７１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５３７５３２１（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２２７０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表平０６－５０２９５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ１０Ｎ ６０／８０

Ｈ１０Ｎ ６０／８２

Ｈ０１Ｂ １２／０６

Ｈ０５Ｋ １／０２

Ｈ０５Ｋ ３／３６

Ｈ０５Ｋ １／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の電磁遮蔽折畳み領域を有する第１の細長いフレキシブル基板と、前記第１の細長いフレキシブル基板の第１の側にアレイ状に配置された第１の複数の導電性トレースとを備え、前記第１の電磁遮蔽折畳み領域が前記第１の複数の導電性トレースの第１の導電性トレースと第２の導電性トレースとの間の電磁遮蔽を提供する、第１のフレキシブル配線と、
第２の電磁遮蔽折畳み領域を有する第２の細長いフレキシブル基板と、前記第２の細長いフレキシブル基板の第１の側にアレイ状に配置された第２の複数の導電性トレースとを備え、前記第２の電磁遮蔽折畳み領域が、前記第２の複数の導電性トレースの第１の導電性トレースと第２の導電性トレースとの間の電磁遮蔽を提供する、第２のフレキシブル配線と
を備える、デバイスであって、
前記第１のフレキシブル配線が前記第２のフレキシブル配線に結合される、デバイス。

【請求項2】

前記第１のフレキシブル配線が、突合わせ結合を通じて前記第２のフレキシブル配線に結合される、請求項１に記載のデバイス。

【請求項3】

前記第１の複数の導電性トレースの少なくとも１つの導電性トレースを前記第２の複数の導電性トレースの少なくとも１つの導電性トレースに接続するワイヤボンドを備える、請求項２に記載のデバイス。

【請求項4】

前記第１の複数の導電性トレースの少なくとも１つの導電性トレースを前記第２の複数の導電性トレースの少なくとも１つの導電性トレースに接続するはんだブリッジを備える、請求項２に記載のデバイス。

【請求項5】

前記第１の電磁遮蔽折畳み領域および前記第２の電磁遮蔽折畳み領域に固定され接触している熱シンクをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。

【請求項6】

前記第１の複数の導電性トレースの少なくとも１つの導電性トレースが二重層を備える、請求項１に記載のデバイス。

【請求項7】

前記二重層が半導体層及び金属層を備える、請求項６に記載のデバイス。

【請求項8】

前記半導体層がニオブまたはＮｂＴｉを備える、請求項７に記載のデバイス。

【請求項9】

前記金属層が銅または銅合金を備える、請求項７に記載のデバイス。

【請求項10】

前記第１の電磁遮蔽折畳み領域が、前記第１の複数の導電性トレースの長さに対して直交する向きの長さを有する複数のマイクロストリップを備える、請求項１に記載のデバイス。

【請求項11】

クライオスタットと、
前記クライオスタットの量子情報処理システムと、
前記クライオスタット内にあり、前記量子情報処理システムに結合されたフレキシブル配線と
を備えるシステムであって、前記フレキシブル配線が、
第１の部分であって、
第１の電磁遮蔽折畳み領域を有する第１の細長いフレキシブル基板と、
前記第１の細長いフレキシブル基板の第１の側にアレイ状に配置された第１の複数の導電性トレースと、
を備え、前記第１の電磁遮蔽折畳み領域が、前記第１の複数の導電性トレースの第１の導電性トレースと第２の導電性トレースとの間に電磁遮蔽を提供する、第１の部分と、
第２の部分であって、
第２の電磁遮蔽折畳み領域を有する第２の細長いフレキシブル基板と、
前記第２の細長いフレキシブル基板の第１の側にアレイ状に配置された第２の複数の導電性トレースと、
を備え、前記第２の電磁遮蔽折畳み領域が、前記第２の複数の導電性トレースの第１の導電性トレースと第２の導電性トレースとの間の電磁遮蔽を提供する、第２の部分と、
を備え、
前記第１の部分が前記第２の部分と結合される、システム。

【請求項12】

前記第１の部分が、突合わせ結合を通じて前記第２の部分に結合される、請求項１１に記載のシステム。

【請求項13】

前記第１の複数の導電性トレースの少なくとも１つの導電性トレースを前記第２の複数の導電性トレースの少なくとも１つの導電性トレースに接続するワイヤボンドを備える、請求項１２に記載のシステム。

【請求項14】

前記第１の複数の導電性トレースの少なくとも１つの導電性トレースを前記第２の複数の導電性トレースの少なくとも１つの導電性トレースに接続するはんだブリッジを備える、請求項１２に記載のシステム。

【請求項15】

前記第１の電磁遮蔽折畳み領域および前記第２の電磁遮蔽折畳み領域に固定され接触している熱シンクをさらに備える、請求項１１に記載のシステム。

【請求項16】

前記第１の複数の導電性トレースの少なくとも１つの導電性トレースが二重層を備える、請求項１１に記載のシステム。

【請求項17】

前記二重層が半導体層及び金属層を備える、請求項１６に記載のシステム。

【請求項18】

前記半導体層がニオブまたはＮｂＴｉを備える、請求項１７に記載のシステム。

【請求項19】

前記金属層が銅または銅合金を備える、請求項１７に記載のシステム。

【請求項20】

前記第１の電磁遮蔽折畳み領域が、前記第１の複数の導電性トレースの長さに対して直交する向きの長さを有する複数のマイクロストリップを備える、請求項１１に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、超伝導量子ビットを使用する量子プロセッサなどの、低温用途のためのフレキシブル配線に関する。

【背景技術】

【0002】

量子コンピューティングは、特定の計算を従来のデジタルコンピュータよりも効率的に実行するために、基底状態の重ね合わせやエンタングルメントなどの量子効果を利用する比較的新しいコンピューティング方法である。情報をビットの形（たとえば、「１」または「０」）で記憶および操作するデジタルコンピュータとは対照的に、量子コンピューティングシステムは量子ビットを使用して情報を操作することができる。量子ビットは、複数の状態（たとえば、「０」状態と「１」状態の両方のデータ）の重ね合わせを可能にする量子デバイス、および／または複数の状態のデータ自体の重ね合わせを指すことができる。従来の用語によれば、量子システムにおける「０」状態と「１」状態の重ね合わせは、たとえば、α｜０＞＋β｜１＞として表され得る。デジタルコンピュータの「０」状態と「１」状態は、それぞれ量子ビットの｜０＞および｜１＞基底状態に類似している。値｜α｜^２は、量子ビットが｜０＞状態にある確率を表し、値｜β｜^２は、量子ビットが｜１＞基底状態にある確率を表す。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

一般に、いくつかの態様では、本開示の主題は、細長いフレキシブル基板と、細長いフレキシブル基板の第１の側にアレイ状に配置された複数の導電性トレースと、細長いフレキシブル基板の第２の側の電磁遮蔽層とを含むフレキシブル配線などのデバイスにおいて具現化され得、第２の側は第１の側の反対側にあり、細長いフレキシブル基板は、電磁遮蔽層が、第１の導電性トレースと第２の導電性トレースとの間に電磁遮蔽を提供するように、第１の導電性トレースと第２の導電性トレースの間に折畳み領域を含む。

【0004】

デバイスの実装形態は、次の機能のうちの１つまたは複数を含み得る。たとえば、いくつかの実装形態では、折畳み領域はフレキシブル基板に隆起バンドを含み、細長い隆起バンドの長さは、第１の導電性トレースと第２の導電性トレースの長さに平行に延びている。

【0005】

いくつかの実装形態では、フレキシブル配線は折畳み領域に第１の細長い溝を含み、第１の細長い溝の長さは、第１の導電性トレースの長さと第２の導電性トレースの長さに平行である。

【0006】

第１の細長い溝は、細長いフレキシブル基板の第１の側または第２の側へと延びていてもよい。フレキシブル配線は、折畳み領域に第２の細長い溝を含み得、第２の細長い溝の長さは第１の導電性トレースの長さおよび第２の導電性トレースの長さと平行であり、第１の細長い溝は基板の第１の側にあり、第２の細長い溝は基板の第２の側にある。第１の細長い溝は、電磁遮蔽層へと延びていてもよい。第１の細長い溝は、細長いフレキシブル性基板へと延びていてもよい。

【0007】

いくつかの実装形態では、複数の導電性トレースのうちの少なくとも１つの導電性トレースは二重層を含み、二重層は、超伝導体層と、超伝導体層上の金属層とを有する。超伝導体層は、ニオブまたはＮｂＴｉを含み得る。金属層は銅または銅合金を含み得る。

【0008】

いくつかの実装形態では、電磁遮蔽層は二重層を備え、二重層は、超伝導体層と、超伝導体層上の金属層とを含む。超伝導体層は、ニオブまたはＮｂＴｉを含み得る。金属層は、銅または銅合金を含み得る。

【0009】

いくつかの実装形態では、電磁遮蔽層は、複数の導電性トレースの長さに対して直交する向きの長さを有する複数のマイクロストリップを含む。

【0010】

一般に、いくつかの他の態様では、本開示の主題は、第１の細長いフレキシブル層と、第１の細長いフレキシブル層に接合された第２の細長いフレキシブル層と、第１の細長いフレキシブル層と第２の細長いフレキシブル層との間の接合界面（ｂｏｎｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に配置された複数の導電性トレースと、第１の細長いフレキシブル層の主面上の第１の電磁遮蔽層と、第２の細長いフレキシブル層の主面上の第２の電磁遮蔽層と、第１の細長いフレキシブル層を通って延びるビアであって、超伝導体ビアコンタクトを含む、ビアとを含む、フレキシブル配線などのデバイスにおいて具現化され得る。

【0011】

フレキシブル配線の実装形態は、次の機能のうちの１つまたは複数を含み得る。たとえば、いくつかの実装形態では、ビアは接着剤層を含み、超伝導体ビアコンタクトは接着剤層上に形成される。

【0012】

いくつかの実装形態では、ビアは第１の電磁遮蔽層から複数の導電性トレースのうちの少なくとも１つの導電性トレースまで延び、超伝導体ビアコンタクトは、第１の電磁遮蔽層と、少なくとも１つの導電性トレースとに接続される。

【0013】

いくつかの実装形態では、ビアは第１の電磁遮蔽層から第２の電磁遮蔽層まで延び、超伝導体ビアコンタクトは、第１の電磁遮蔽層と、少なくとも１つの導電性トレースとに接続される。

【0014】

一般に、他の態様では、本開示の主題は、第１の細長いフレキシブル基板と、第１の細長いフレキシブル基板の第１の側にアレイ状に配置された第１の複数の導電性トレースと、第１の細長いフレキシブル基板の第２の側の第１の電磁遮蔽層であって、第１の細長いフレキシブル基板の第２の側が、第１の細長いフレキシブル基板の第１の側の反対側にある、第１の電磁遮蔽層とを備える、第１のフレキシブル配線と、第２の細長いフレキシブル基板と、第２の細長いフレキシブル基板の第１の側にアレイ状に配置された第２の複数の導電性トレースと、第２の細長いフレキシブル基板の第２の側の第２の電磁遮蔽層であって、第２の細長いフレキシブル基板の第２の側が、第２の細長いフレキシブル基板の第１の側の反対側にある、第２の電磁遮蔽層とを含む、第２のフレキシブル配線と、を含むデバイスにおいて具現化され得、第１のフレキシブル配線は、突合せ接合を通じて第２のフレキシブル配線に結合される。

【0015】

デバイスの実装形態は、次の機能のうちの１つまたは複数を含み得る。たとえば、いくつかの実装形態では、突合せ接合は、第１の複数の導電性トレースからの第１の導電性トレースを第２の複数の導電性トレースからの第１の導電性トレースに接続するワイヤボンドを含む。

【0016】

いくつかの実装形態では、突合せ接合は、第１の複数の導電性トレースからの第１の導電性トレースを第２の複数の導電性トレースからの第１の導電性トレースに接続するはんだブリッジを含む。

【0017】

いくつかの実装形態では、デバイスは、第１の電磁遮蔽層および第２の電磁遮蔽層に固定され熱接触している金属ブロックを含む。

【0018】

一般に、他の態様では、本開示の主題は、第１の細長いフレキシブル基板と、第１の細長いフレキシブル基板内の接合界面に配置された第１の複数の導電性トレースと、第１の細長いフレキシブル基板の第１の主面上の第１の電磁遮蔽層と、第１の細長いフレキシブル基板の第２の主面上の第２の電磁遮蔽層と、を含む、第１のフレキシブル配線と、第２の細長いフレキシブル基板と、第２の細長いフレキシブル基板内の接合界面に配置された第２の複数の導電性トレースと、第２の細長いフレキシブル基板の第１の主面上の第３の電磁遮蔽層と、第２の細長いフレキシブル基板の第２の主面上の第４の電磁遮蔽層とを含む、第２のフレキシブル配線デバイスとにおいて具現化され得、第１のフレキシブル配線は、突合せ接合を通じて第２のフレキシブル配線に電気的に接続されている。

【0019】

デバイスの実装形態は、次の機能のうちの１つまたは複数を含み得る。たとえば、いくつかの実装形態では、第１の細長いフレキシブル基板は、第１の複数の導電性トレースの第１の導電性トレースが露出される第１のキャビティを含み、第２の細長いフレキシブル基板は、第２の複数の導電性トレースの第１の導電性トレースが露出される第２のキャビティを備える。突合せ接合は、第１の複数の導電性トレースの露出した第１の導電性トレースを第２の複数の導電性トレースの露出した第１の導電性トレースに接続するワイヤボンドを含み得る。

【0020】

いくつかの実装形態では、突合せ接合は、第１の複数の導電性トレースの露出した第１の導電性トレースを第２の複数の導電性トレースの露出した第１の導電性トレースに接続するはんだブリッジを含み得る。

【0021】

いくつかの実装形態では、デバイスは、第１の電磁遮蔽層および第３の電磁遮蔽層に固定され熱接触している第１の金属ブロックをさらに含む。本デバイスは、第２の電磁遮蔽層および第４の電磁遮蔽層に固定され熱接触している第２の金属ブロックをさらに含み得る。

【0022】

一般に、他の態様では、本開示の主題は、第１の温度範囲内に保持されるように構成された第１の段階を含むクライオスタットと、第１の段階内の量子情報処理システムと、第１の段階内にあり、量子情報処理システムに結合されたフレキシブル配線とを含むシステムにおいて具現化され得、フレキシブル配線は、細長いフレキシブル基板と、細長いフレキシブル基板の第１の側にアレイ状に配置された複数の導電性トレースと、細長いフレキシブル基板の第２の側の電磁遮蔽層とを含むフレキシブル配線などのデバイスにおいて具現化され得、第２の側は第１の側の反対側にあり、細長いフレキシブル基板は、電磁遮蔽層が、第１の導電性トレースと第２の導電性トレースとの間に電磁遮蔽を提供するように、第１の導電性トレースと第２の導電性トレースの間に折畳み領域を含む。

【0023】

一般に、他の態様では、本開示の主題は、第１の温度範囲内に保持されるように構成された第１の段階を含むクライオスタットと、第１の段階内の量子情報処理システムと、第１の段階内にあり、量子情報処理システムに結合されたフレキシブル配線とを含むシステムにおいて具現化され得、フレキシブル配線は、第１の細長いフレキシブル層と、第１の細長いフレキシブル層に接合された第２の細長いフレキシブル層と、第１の細長いフレキシブル層と第２の細長いフレキシブル層との間の接合界面に配置された複数の導電性トレースと、第１の細長いフレキシブル層の主面上の第１の電磁遮蔽層と、第２の細長いフレキシブル層の主面上の第２の電磁遮蔽層と、第１の細長いフレキシブル層を通って延びるビアであって、超伝導体ビアコンタクトを含む、ビアとを含む。

【0024】

本明細書で説明される主題の特定の実装形態は、以下の利点のうちの１つまたは複数を実現することができる。たとえば、いくつかの実装形態では、フレキシブル配線の折畳み領域が信号トレース間の電磁遮蔽を提供する。遮蔽は、基板内にビアホールを形成する必要なしに、クロストークを低減することができる。いくつかの実装形態では、基板内にビアが提供されると、信号の完全性の改善とクロストークの低減を可能にする超伝導材料（たとえば、ニオブ）でビアが充填され得る。さらに、超伝導である材料はＤＣ抵抗を示さないため、ビアの金属は抵抗加熱につながらない。いくつかの実装形態では、フレキシブル配線により、同軸ケーブルを使用する装置と比較して、クライオスタット内に含まれるデバイス（たとえば、量子情報処理システムなど）に接続され得るワイヤの数と密度を大幅に増やすことが可能になる。さらに、同軸ケーブルの代わりにフレキシブル配線を使用することによって、同軸ケーブルによって必要とされるスペースが、電気的接続提供以外の目的のために解放され得る。いくつかの実装形態では、フレキシブル配線は、比較的低い熱伝導率、したがって低い熱負荷を提供する、銅、銅合金（たとえば、真鍮）、または超伝導体（たとえば、ＮｂＴｉ）などの材料を利用する。さらに、いくつかの実装形態では、フレキシブル配線に関連付けられる製造コストは、同軸ケーブルに依存する装置よりもワイヤごとに低くなる場合がある。いくつかの実装形態では、同軸ケーブルコネクタの代わりに突合せ接合を使用して、フレキシブル配線が他のフレキシブル配線に接合され得る。同軸ケーブルコネクタの代わりに突合せ接合を使用することによって、多数の接続が確立され得る。また、突合せ接合を使用すると、そうでなければ同軸ケーブルコネクタによって使用されるクライオスタット内のスペースを解放し得る。さらに、いくつかの実装形態では、特に多数の接続が行われる必要がある場合に、突合せ接合は、回路基板をはんだ付けするよりも低コストの製造技法を提供する。

【0025】

１つまたは複数の実装形態の詳細は、添付の図面および以下の説明に記載される。他の特徴および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】量子情報処理システムを冷却するための冷却システムの一例を示す概略図である。

【図2】フレキシブル配線の一例を示す概略図である。

【図3】フレキシブル配線の一例を示す概略図である。

【図4】フレキシブル配線の一例を示す概略図である。

【図5】フレキシブル配線の一例を示す概略図である。

【図6】フレキシブル配線用の修正された突合せ接合ボンドの一例を示す概略図である。

【図7A】フレキシブル配線用の修正された突合せ接合ボンドの一例を示す概略図である。

【図7B】図７Ａに示されるフレキシブル配線の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

量子コンピューティングでは、量子コンピュータの量子ビット（ｑｕｂｉｔ）に記憶されている量子情報をコヒーレントに処理する必要がある。超伝導量子コンピューティングは、量子情報処理システムが部分的に超伝導材料から形成される固体量子コンピューティング技術の有望な実装形態である。超伝導量子ビットなどの固体量子コンピューティング技術を採用した量子情報処理システムを運用するために、システムは、たとえば数十ｍＫといった非常に低い温度に維持される。システムの極端な冷却は、超伝導材料を臨界温度以下に保ち、望ましくない状態遷移を回避するのに役立つ。そのような低温を維持するために、量子情報処理システムは、希釈冷凍機などのクライオスタット内で動作される場合がある。いくつかの実装形態では、そのようなクライオスタットの限られた冷却能力は、はるかに大きな冷却能力が利用可能であり、散逸回路が量子情報処理システム内の量子ビットを乱す可能性が低い、より高温の環境で制御信号が生成されることを必要とする。制御信号は、同軸ケーブルなどの遮蔽されたインピーダンス制御ＧＨｚ対応送信線を使用して、量子情報処理システムに送信され得る。

【0028】

量子情報処理システムにおいて利用される量子ビットの数は、近い将来に大幅に増加する（たとえば、数万、数十万、数百万以上）ことが予想される。量子ビットの数が増加すると、量子ビットを駆動するために、また量子情報処理システムによって実行される動作から出力を読み取るために必要な送信線（たとえば、制御線およびデータ線）の数も大幅に増加する可能性がある。

【0029】

本開示は、超伝導量子情報処理システムなどの低温用途向けの配線を対象とし、特定の実装形態では、配線により、送信線間の低クロストークと低熱負荷を維持しながら、送信線密度が大幅に増加することが可能になる。さらに、本明細書に開示されるデバイスおよび方法は、特定の実装形態では、同軸ケーブルなどのかさばる送信線の低コストの代替を提供し得る。

【0030】

図１は、量子情報処理システムを冷却するための冷却システム１００の一例を示す概略図である。例示的な冷却システム１００は、量子情報処理システム１１０が含まれ得るクライオスタット１０２を含む。クライオスタット１０２は、量子情報処理システム１１０を取り巻く周囲環境を、システム１１０で動作を実行するために適した温度まで冷却する。たとえば、量子情報処理システム１１０が超伝導量子ビットを有する量子プロセッサを含む実装形態では、クライオスタット１０２は、量子プロセッサを取り巻く周囲環境を超伝導材料の臨界温度以下の温度、たとえば、約２０ｍＫに至るまで、または約１０ｍＫまで冷却し得る。超伝導量子情報処理システムにおいて使用され得る超伝導材料の例は、Ａｌ（Ｔｃ＝１．２Ｋ）、Ｉｎ（Ｔｃ＝３．４Ｋ）、およびＮｂ（Ｔｃ＝９．３Ｋ）を含む。クライオスタット１０２は、ヘリウムおよび窒素などの液体または気体の寒剤を使用して冷却されてもよく、ヘリウムガスを使用する閉サイクルクライオクーラーで冷却されてもよい。場合によっては、量子情報処理システム１１０の回路素子は、マイクロ波周波数（たとえば、約３００ＭＨｚから１０ＧＨｚの間など、約３００ＭＨｚから約１００ＧＨｚの範囲の周波数）で動作する。したがって、クライオスタット１０２は、量子情報処理システム１１０との干渉をブロックするために外部および内部の電磁遮蔽を含み得る。

【0031】

いくつかの実装形態では、クライオスタットは、大きな温度差にわたる複数の熱的に分離された段階（たとえば、希釈冷凍機の異なる段階）を含む。たとえば、例示的なクライオスタット１０２は、複数の段階１０１、１０３、および１０５を含む。第１の段階１０１は第１の温度範囲Ｔ１に維持され得、第２の段階１０３は第１の温度Ｔ１より低い第２の温度範囲Ｔ２に維持され得、第３の段階１０５は第２の温度Ｔ２より低い第３の温度範囲Ｔ３に維持され得る。たとえば、第３の温度範囲Ｔ３は、量子情報処理システム１１０において使用される超伝導材料の臨界温度Ｔｃ以下、たとえば、Ｔ２≒１０～２０ｍＫであり得る。対照的に、第２の段階１０３は、第３の段階１０５よりも高い温度に維持され得る。たとえば、第２の段階１０３は、３Ｋ未満で２０ｍＫを超える温度範囲Ｔ２内に維持され得る。第１の段階１０１は、第２の段階１０３よりも高い温度範囲内に維持され得る。たとえば、第１の段階１０１は、３００Ｋ未満で３Ｋを超える温度範囲Ｔ１内に維持され得る。図１の例では３つの段階のみが示されているが、クライオスタットは異なる温度レベルで追加の段階を含むことができる。たとえば、場合によっては、クライオスタットは、それぞれ第４の温度範囲Ｔ４および第５の温度範囲Ｔ５内に保持される第４および第５の段階を含み得る。クライオスタットの各温度段階は、通常、たとえば、次の温度段階までの長さが数ｃｍにわたる。

【0032】

クライオスタット１０２内の各段階は、境界１０４、１０６によって分離され得る。境界１０４、１０６は、一定温度に保持された熱シンクを含み得る。クライオスタット１０２の段階は、真空環境下で動作される。たとえば、第１の段階１０１、第２の段階１０３、および第３の段階１０５は、約１×１０^－７Ｔｏｒｒ以下の真空ベース圧力下で動作され得る。量子情報処理システム１１０は、量子ビットなどの量子情報処理デバイスが形成された基板（たとえば、シリコンまたはサファイアなどの誘電体基板）を含み得る。量子ビットは、システム１１０の動作中に、量子ビットが有用な計算を実行するように、互いに結合可能であり得る。量子ビットに加えて、量子情報処理システム１１０は、測定読出しデバイス、量子ビットを結合するためのカプラデバイス、量子ビットを駆動および調整するための制御デバイスなどの、他のコンポーネントを含み得る。量子情報処理システム１１０は、第３の段階１０５内のサンプルマウント１１２に配置および／または固定されてもよい。

【0033】

量子情報処理システム１１０を制御し、そこからデータを読み取るために、量子情報処理システム１１０はクライオスタット１０２の外側に配置された制御電子機器１５０に結合され得る。図１に示される例では、制御電子機器１５０は、フレキシブル配線１１４、１１６を使用してクライオスタット１０２内の量子情報処理システム１１０に結合される。制御電子機器１５０または量子情報処理システム１１０によって生成される信号は、フレキシブル配線１１４、１１６を介して送信される。フレキシブル配線１１４、１１６は、たとえば、細長いフレキシブル基板の上または内部にある複数の導電性ワイヤを含む。フレキシブル配線１１４、１１６は、信号干渉からワイヤを保護するための電磁遮蔽を含み得る。さらに、配線１１４、１１６内のワイヤは、負荷からの信号反射を低減するために、量子情報処理システム１１０および制御電子機器１５０にインピーダンス整合され得る。

【0034】

各フレキシブル配線１１４、１１６は、複数の個々のワイヤを含み得る。個々のワイヤは、フレキシブル配線１１４、１１６の長さ（長寸法）に沿って延びてよく、アレイ状に配置されてよい（たとえば、ワイヤはフレキシブル配線１１４、１１６の長さに沿って平行に延びてよい）。フレキシブル配線内またはフレキシブル配線上のワイヤの総数は異なる場合がある。たとえば、各フレキシブル配線１１４、１１６は、１０本以上のワイヤ、２０本以上のワイヤ、３０本以上のワイヤ、５０本以上のワイヤ、１００本以上のワイヤ、または２００本以上のワイヤを含み得る。同様に、各フレキシブル配線１１４、１１６内で他の数のワイヤが使用され得る。あるフレキシブル配線から別のフレキシブル配線にデータおよび制御信号が送信され得るように、各フレキシブル配線を別のフレキシブル配線に結合され得る。たとえば、フレキシブル配線１１４は、フレキシブル配線１１６に結合され得る。いくつかの実装形態では、少なくとも２つのフレキシブル配線の第１のセットは、少なくとも２つのフレキシブル配線の第２のセットにそれぞれ結合される。たとえば、５、１０、１５、２０またはそれ以上のフレキシブル配線の第１のセットは、５、１０、１５、２０またはそれ以上のフレキシブル配線の第２のセットにそれぞれ結合され得る。他の数のフレキシブル配線が一緒に結合され得る。第１および／または第２セットでは、セット内のフレキシブル配線が互いに直接積み重ねられてもよく、あるいは、スタック内の個々のフレキシブル配線がスペーサ（たとえば２～１０ｍｍのスペーサ）を使用して互いに分離されてもよい。フレキシブル配線内に複数のワイヤを形成する、および／または複数のフレキシブル配線を使用する利点は、いくつかの実装形態では、フレキシブル配線のフットプリントがより小さく、ワイヤ密度がより大きいため、量子情報処理システムと制御電子機器との間の接続の総数が、同軸ケーブルに依存する装置に比べて大幅に増加することを可能にすることである。いくつかの実装形態では、フレキシブル配線１１４、１１６を熱シンクするために、フレキシブル配線１１４、１１６の短い部分が境界１０４、１０６またはクライオスタット１０２内のどこかで固定される。たとえば、配線１１６は、境界１０４で３Ｋの温度に保持される熱シンクに固定され得る。同様に、配線１１４は、境界１０６において２０ｍＫの温度に保持された熱シンクに固定され得る。対照的に、配線１１４、１１６の境界間の距離は、熱エネルギーの流れを減らすためのクランプ長よりもはるかに長い。

【0035】

図２は、たとえば、クライオスタット１０２などのクライオスタット内の量子情報処理システムへの結合などを含む低温用途に使用され得る、フレキシブル配線の一例を示す概略図である。フレキシブル配線２００の上面の平面図と、線Ａ－Ａに沿ったフレキシブル配線２００の断面図が図２に示されている。平面図に示されるように、フレキシブル配線２００は、細長いフレキシブル基板２０２を含む。フレキシブル配線２００は、細長いフレキシブル基板２０２の主面（たとえば、上面または上側）に配置された複数の導電性トレース２０４も含む。各導電性トレース２０４は個々のワイヤに対応し、複数のトレース２０４はアレイ状に配置され得る。たとえば、導電性トレース２０４は、それらの長寸法（たとえば、それらの長さ）が細長いフレキシブル基板２０２の長寸法（長さ）に沿って延びるように、平行に配置され得る。隣接するトレース２０４間の間隔は、隣接するトレース２０４の各ペアに対して同じであり得る。

【0036】

細長いフレキシブル基板２０２は、ポリイミドリボンなどのフレキシブルプラスチックリボンから形成され得る。細長いフレキシブル基板２０２に使用できる材料の例は、たとえば、ポリ（４，４’－オキシジフェニレン－ピロメリットイミド）（カプトン（登録商標）とも呼ばれる）を含む。細長いフレキシブル基板２０２の厚さは、とりわけ約２０μｍ、５０μｍ、７５μｍ、および１００μｍなどの厚さを含む、たとえば約１０μｍから約５００μｍの間であり得る。細長いフレキシブル基板２０２の幅は、たとえば、とりわけ１０ｍｍ、１５ｍｍ、および２０ｍｍなどの幅を含む、たとえば約１ｍｍから約３０ｍｍの間であり得る。細長いフレキシブル基板２０２の長さは、少なくとも、デバイス、システム、および／または他の配線間の結合を提供するために必要な長さであり得る。

【0037】

導電性トレース２０４は、細長いフレキシブル基板２０２上にパターン化され得る薄膜材料を含む。導電性トレース２０４は、たとえば、材料の単層または材料の２層を含み得る。導電性トレース２０４を形成するために使用され得る材料は、超伝導材料および／または超伝導ではない金属を含み得る。導電性トレース２０４を形成するために使用され得る材料の例は、たとえば、銅、銅合金（キュプロニッケル、黄銅、青銅）、アルミニウム、インジウム、ＮｂＴｉ、ＮｂＴｉ合金、および／またはニオブを含む。場合によっては、銅の熱伝導率が高すぎる可能性があり、そうでなければ熱輸送がより高くなる可能性があるため、熱伝導率の低い銅合金を使用することが有利な場合がある。これは、量子情報処理システム１１０の動作に必要な低温がクライオスタットによって維持されるように、より低い熱電力負荷を低減するために役立つ。２層トレースの場合、トレース２０４は、細長いフレキシブル基板２０２の上に、およびそれに接触して形成された第１の層と、第１の層の上に、およびそれに接触して形成された第２の層を含み得る。２層トレースの第１の層は、たとえば、ニオブなどの超伝導材料を含み得、２層トレースの第２の層は、たとえば、銅または銅合金などの非超伝導材料を含み得る。基板２０２の表面への金属または超伝導体の接着を改善するために、たとえば、ポリイミド基板の場合、基板２０２はイオンミリングされ得る。あるいは、２層トレースの第１の層は、銅などの非超伝導材料を含んでもよく、２層トレースの第２の層は、ニオブまたはアルミニウムなどの超伝導材料を含んでもよい。いくつかの実装形態では、導電性トレースを形成するために使用される材料は、クライオスタットにおいてフレキシブル配線が使用される場所に依存する場合がある。たとえば、３Ｋから１０ｍＫの間などの最低温度領域（たとえば、量子情報処理システムが配置され得る場所）では、低損失接線と低熱輸送を備えた材料を使用してフレキシブル配線が形成され得る。そのような場合、導電性トレースは、ニオブなどの超伝導体から形成され得る。３Ｋを超える温度など、クライオスタットの高温領域（たとえば、配線が低温から室温に遷移する場所）では、フレキシブル配線は、銅合金などの、超伝導性ではないが熱輸送がより低い材料で形成され得るが、高温超伝導体（たとえば、Ｎｂ）も使用され得る。さらに、いくつかの実装形態では、はんだ接続を提供する際の役割のためにトレースを形成する材料が選択され得る。たとえば、ワイヤボンドまたは他のはんだボンドが必要な領域において銅が使用され得る。

【0038】

導電性トレース２０４の長さは、細長いフレキシブル基板２０２の長さと同じ長さであり得る。各導電性トレース２０４の幅は、とりわけ５μｍ、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、５０μｍ、または１００μｍなどの幅を含む、たとえば約１μｍから約２５０μｍの間であり得る。いくつかの実装形態では、導電性トレースの幅は、負荷からの信号反射を低減するために、あらかじめ定められたインピーダンス、たとえば５０オームのインピーダンス、または７５オームのインピーダンスを提供するように選択される。各導電性トレース２０４の厚さは、とりわけ５０ｎｍ、１００ｎｍ、２５０ｎｍ、５００ｎｍ、７５０ｎｍ、１μｍ、５μｍ、１０μｍ、２０μｍ、５０μｍなどの厚さを含む、たとえば、約１０μｍから約１００μｍの間であり得る。２層の導電性トレースの場合、各層の厚さは同じでもよく、異なっていてもよい。たとえば、いくつかの実装形態では、第１の層の厚さは２μｍであるのに対し、第２の層の厚さは５μｍである。あるいは、場合によっては、第１の層の厚さは２０μｍであるのに対し、第２の層の厚さは５μｍである。導電性トレース２０４は、一定または可変のピッチで分離され得る。たとえば、いくつかの実装形態では、隣接する導電性トレース２０４間のピッチは、とりわけ５μｍ、１０μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２５０μｍ、５００μｍ、または７５０μｍなどのピッチを含む、約１μｍから約１ｍｍの間である。導電性トレース２０４は、堆積（たとえば、スパッタリングおよび堆積）、エッチング、および／またはリフトオフ技法などの集積チップ（ＩＣ）製造技法を使用して細長いフレキシブル基板２０２上に形成され得る。

【0039】

図２の断面図Ａ－Ａに示されるように、フレキシブル配線２００は、細長いフレキシブル基板２０２の第２の主面／底面に導電性層２０８を含み、第２の主面は第１の主面／上面の反対側である。導電性層２０８は、クロストークから導電性トレース２０４を遮蔽するための電磁遮蔽層であり得る。電磁遮蔽層２０８がトレース２０４間に遮蔽を提供できるようにするために、フレキシブル基板２０２は折畳み領域２０６を含む。折畳み領域２０６は、細長い隆起バンドが提供されるように基板２０２が折り畳まれたフレキシブル基板２０２の領域を含む。折畳み領域２０６の細長い隆起バンドは、導電性トレース２０４間およびそれに沿って延びる長さを有し得る。たとえば、折畳み領域２０６の細長い隆起バンドは、隣接する導電性トレース２０４間のスペース内で導電性トレース２０４と平行に延びてもよい。隆起バンドは、プリーツと同様の方法でそれ自体の上にフレキシブル基板を折り畳むことにより形成され得る。いくつかの実装形態では、隆起バンドのピークまたは頂点は、導電性トレース２０４の上面（たとえば、基板２０２とは反対側を向くトレース２０４の表面）の上に延びる。基板２０２がこのように折り畳まれた状態で、折畳み領域２０６の電磁遮蔽層２０８は、隣接するトレース２０４間に延びる壁として機能する細長い弧を作成する。各折畳み領域２０６の弧のスパンは、図２の平面図において２本の平行な破線で示されている。さらに、折畳み領域２０６内の細長い弧のピークまたは頂点は、導電性トレース２０４の上面の上に延びていてもよい。結果として、折畳み領域２０６内の電磁遮蔽層２０８は、トレース間のクロストークを遮蔽するために、隣接するトレース間に電磁障壁を提供する。図２の断面図に示されるように、折畳み領域２０６は、隆起フィンとして現れ、フレキシブル配線にアコーディオンのような形状を与える。図２に示される折畳み領域２０６は、導電性トレース２０４が形成されていないフレキシブル基板の第１の主面の部分を含む。他の実装形態では、折畳み領域２０６は、導電性トレース２０４が形成される基板２０２の第１の主面の部分を含み得る。折畳み領域２０６を導入する利点は、ストリップライン設計に必要となる可能性があるように、ワイヤに外部遮蔽を提供したり、基板２０２内に遮蔽を形成したりせずに、トレース間の遮蔽を提供できることである。いくつかの実装形態では、折畳み領域２０６は、折畳み領域のない第１の主面上に形成された導電性トレースを有するフレキシブル配線と比較して、隣接する導電性トレース間のクロストークを２０～６０ｄＢまたはそれ以上低減する。

【0040】

基板がその最初の平らな状態に戻らないように折畳み領域を所定の位置に保持するために、折畳み形状を保持するために役立つ機械的応力を導入するために基板および／または電磁遮蔽層２０８を修正することができる。図３は、折畳み領域を所定の位置に保持するための機械的応力を導入するための溝領域を含む、フレキシブル配線２５０の一例を示す概略図である。配線２００と同様に、フレキシブル配線２５０は、細長いフレキシブル基板２０２と、基板２０２の第１の主面上の導電性トレース２０４と、基板２０２の第２の主面上の電磁遮蔽層２０８とを含む。配線２００に関して本明細書で説明した材料および寸法に関する様々なパラメータは、配線２５０にも適用し得る。配線２５０（図３における線Ａ－Ａに沿った平面図および断面図に示される）と図２における配線２００との違いは、折畳み領域に形成された溝の図示を助けるために、配線２５０が平らな状態で示されていることである。基板２０２を折り畳んで折畳み領域を提供すると、溝は、折畳み領域を所定の位置に保持する機械的応力を提供し得る。

【0041】

いくつかの実装形態では、溝、たとえば溝２１０は、基板２０２の第１の主面内に形成される。溝２１０の長さは、１つまたは複数の隣接する導電性トレース２０４の長さに平行に（たとえば、図３におけるＸ方向に沿って）延びる。溝２１０は、基板２０２への様々な異なる深さを有し得る。たとえば、溝の深さは、他の深さの中でも、１０μｍ、２０μｍ、５０μｍ、７０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、２５０μｍ、３００μｍ、または４００μｍなどの、約１μｍから約５００μｍの範囲であり得る。溝２１０は、様々な異なる幅を有し得る。たとえば、溝の幅は、他の幅の中でも、２０μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２５０μｍ、５００μｍ、または７５０μｍなどの、約１０μｍから約１ｍｍの範囲であり得る。溝２１０は、細長いフレキシブル基板２０２の全長にわたって延びてもよく、または細長いフレキシブル基板の全長よりも短い長さまで延びてもよい。図３の例では、各溝２１０は、隣接する導電性トレース２０４間を延びる単一の連続として示されている。他の実装形態では、単一の線または一連の線（たとえば、２次元アレイ）に配置されているかどうかにかかわらず、導電性トレース２０４間に複数の別個の個々の溝が形成され得る。

【0042】

いくつかの実装形態では、溝、たとえば溝２１２は、基板２０２の第２の主面内に形成される。溝２１０に関して本明細書で説明した溝の深さ、幅の長さ、および配置の同じ変化は、溝２１２に適用され得る。電磁遮蔽層２０８は、フレキシブル基板２０２の第２の主面内に形成された溝を被覆し得る。図３の線Ａ－Ａに沿った断面図に示されるように、溝２１２は、たとえばＹ軸に沿って、隣接する導電性トレース２０４間に配置され得る。いくつかの実装形態では、図３に示されるように、溝２１２は、基板２０２の第２の主面の代わりに電磁遮蔽層２０８内に形成される。すなわち、電磁遮蔽層２０８は、開口部が基板２０２内ではなく電磁遮蔽層内のみに形成されるように、（たとえば、フォトリソグラフィおよびエッチングまたはリフトオフプロセスを通じて）パターン化され得る。溝の深さは、電磁遮蔽層２０８を完全に貫通してもよく、電磁遮蔽層２０８を部分的に貫通してもよい。いくつかの実装形態では、溝は、図３の断面図において破線によって区切られた溝２１４によって示されるように、電磁遮蔽層２０８を通り、フレキシブル基板２０２の第２の主面へと延びる。

【0043】

溝は、写真処理技法（たとえば、基板２０２上のスピンコーティングレジスト、レジスト内のパターンの露光および現像、および溝を形成するための基板２０２の露光領域のエッチング）を使用して、フレキシブル基板２０２に形成され得る。他の実装形態では、溝は、ユーザレーザ加工（たとえば、ポリイミドレーザドリル技術）で形成され得る。

【0044】

いくつかの実装形態では、フレキシブル配線の折畳み領域は、細長いフレキシブル基板の第２の主面を横切って延びる複数のストリップに電磁遮蔽層を配置することによって、所定の位置に保持され得る。本明細書に記載の溝の代わりに、または溝に加えて、ストリップが使用され得る。たとえば、フレキシブル配線３００の一例を示す概略図である。具体的には、図４は、電磁遮蔽層３０８が形成されるフレキシブル配線基板３０２の第２の主面の平面図と、線Ａ－Ａで基板３０２を通る断面図とを含む。図４の平面図において、基板３０２の第１の主面上に形成された導電性トレース３０４の位置、境界、および配置が破線を使用して示されている。フレキシブル配線３００は、平らな状態、すなわち、まだ折畳み領域が形成されていない状態で示されている。

【0045】

図４に示されるように、電磁遮蔽層３０８は、Ｙ方向に沿って延びる長さを有する複数の別個のストリップに配置される。基板３０２を折り畳んで折畳み領域を提供すると、遮蔽層ストリップ３０８は、折畳み領域を所定の位置に保持する機械的応力を提供し得る。図４の平面図にさらに示されるように、ストリップ３０８の長さは、導電性トレース３０４の長さが延びる方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）に沿って延びる。電磁遮蔽層３０８を形成するために別個のストリップを使用する利点は、遮蔽層を提供するために熱伝導性の低い材料が使用されているため、全体的な熱輸送を低くできることである。

【0046】

あるいは、いくつかの実装形態では、ストリップは、接地層としてではなく、接地層に加えて形成され得る。たとえば、層２０８などの接地面層は、接地面を提供するために細長いフレキシブル基板の第２の主面上に提供され得、ストリップ３０８などの複数のストリップは、機械的安定性を提供するために接地面層の表面に形成され得る。たとえば、接地面層はニオブから形成されてもよく、一方、接地面層の表面に形成されるストリップは銅から形成されてもよい。層２０８に関して本明細書で説明される寸法は、接地面層にも適用され得る。同様に、ストリップ３０８に関して本明細書で説明した寸法および間隔は、接地面層に形成されたストリップにも適用され得る。

【0047】

いくつかの実装形態では、フレキシブル配線内に含まれるワイヤの数は、フレキシブル配線を積み重ねることによって増やすことができる。たとえば、積層フレキシブル配線を提供するために、フレキシブル配線２００、２５０、または３００のいずれかを一緒に積み重ねることができる。場合によっては、フレキシブル配線は、接着剤ベースまたは接着剤なしのラミネートボンディング技法（たとえば、ポリイミド層を接合するための熱および／または圧力の適用）を使用して一緒に積み重ねられ得る。特定の実装形態では、真空環境下で脱ガスが発生することがある接着剤を排除するため、接着剤なしのポリイミド接合の使用が有利になる場合がある。さらに、接着剤なしのラミネートは、銅の熱膨張係数（ＣＴＥ）と密接に一致するＣＴＥを有し得、したがって、クライオスタットにおいて使用される温度などの極端に低い温度まで冷却する際の温度の大幅な変化によって生じる基板と遮蔽／トレースとの間のストレスを低減する。場合によっては、導電性トレース／遮蔽層を含む最初の細長いポリマー基板にスプレーまたは塗装されたポリマーカプセル材料を使用して、積層フレキシブル配線を形成することができる。たとえば、場合によっては、配線２００、２５０、３００などのフレキシブル配線にエポキシカプセル材料（たとえば、Ｓｔｙｃａｓｔ２８５０ＦＴ）をスプレーまたは塗装し、次いで、追加のポリマー層を提供するために硬化させ、その上にさらに導電性材料を堆積させてパターン化させることができる。

【0048】

図２から図４に示されたフレキシブル配線とは対照的に、いくつかの実装形態では、フレキシブル配線はストリップラインとして形成され得る。図５は、ストリップライン構成で形成されたフレキシブル配線５００の一例を示す概略図である。フレキシブル配線５００は、第１の細長いフレキシブル基板部分５０２と第２の細長いフレキシブル基板部分５０４との間に配置された信号トレース５０６を含む。信号トレース５０６は、制御および／またはデータ信号を送信するための導電性薄膜材料を含み得る。第１の細長いフレキシブル基板部分５０２の上面（たとえば、第１の主面）は、第１の導電性層５０８を含み得、一方、第２の細長いフレキシブル基板部分５０４の底面（たとえば、第２の主面）は、第２の導電性層５１０を含み得る。第１の導電性層５０８、第２の導電性層５１０、および信号トレース５０６は、たとえば、金属または超伝導体薄膜などの薄膜材料を含み得る。たとえば、金属または超伝導体の薄膜は、銅、銅合金、アルミニウム、ニオブ、またはインジウムの薄膜層を含み得る。図５には単一の信号トレース５０６のみが示されているが、複数の信号トレース５０６が、第１の細長いフレキシブル基板部分５０２と第２の細長いフレキシブル基板部分５０４との間に（たとえば、図５のページに出入りするＹ軸に沿って）含まれ得る。たとえば、そのような信号トレース５０６は、図２に示される導電性トレース２０４と同様の方法で平行に整列され得る。

【0049】

場合によっては、第１の導電性層５０８、第２の導電性層５１０、および／または信号トレース５０６は、フレキシブル配線２００に関して本明細書で説明するような２層膜を含み得る。たとえば、図５に示されるように、第２の導電性層５１０は、第２の細長いフレキシブル基板部分５０４の底面におよび／または底面に接触して形成される第１の薄膜層５１８を有する２層膜を含み得る。２層膜は、第１の薄膜層５１８上に、およびそれに接触して形成された第２の薄膜層５１６をさらに含み得る。２層膜はまた、第１の細長いフレキシブル基板部分５０２の上面に形成され得る。いくつかの実装形態では、第２の層５１６の一部が除去され、下にある第１の層５１８が現れる。

【0050】

信号トレース５０６の長さは、細長いフレキシブル基板部分５０２、５０４の長さと同じ長さであり得る。各信号トレース５０６の幅は、とりわけ５μｍ、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、５０μｍ、または１００μｍなどの幅を含む、たとえば約１μｍから約２５０μｍの間であり得る。各信号トレース５０６の厚さは、とりわけ５０ｎｍ、１００ｎｍ、２５０ｎｍ、５００ｎｍ、７５０ｎｍ、１μｍ、５μｍ、１０μｍ、２０μｍ、５０μｍなどの厚さを含む、たとえば、約１０μｍから約１００μｍの間であり得る。２層の導電性トレースの場合、各層の厚さは同じでもよく、異なっていてもよい。たとえば、いくつかの実装形態では、第１の層の厚さは２μｍであるのに対し、第２の層の厚さは５μｍである。あるいは、場合によっては、第１の層の厚さは２０μｍであるのに対し、第２の層の厚さは５μｍである。導電性トレース２０４は、一定または可変のピッチで分離され得る。たとえば、いくつかの実装形態では、隣接する信号トレース５０６間のピッチは、とりわけ５μｍ、１０μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２５０μｍ、５００μｍ、または７５０μｍなどのピッチを含む、約１μｍから約１ｍｍの間である。信号トレース５０６は、堆積（たとえば、スパッタリングおよび堆積）、エッチング、および／またはリフトオフ技法などの集積チップ（ＩＣ）製造技法を使用して細長いフレキシブル基板部分５０２または５０４上に形成され得る。

【0051】

第１の細長いフレキシブル基板部分５０２および第２の細長いフレキシブル基板部分５０４の各々は、たとえば、ポリイミドリボン（たとえば、ポリ（４、４’－オキシジフェニレン－ピロメリットイミド））などのフレキシブルプラスチックリボンから形成され得る。第１の細長いフレキシブル基板部分５０２は、第２の細長いフレキシブル基板部分５０４に接合され得る。基板部分５０２および５０４の厚さは、とりわけ約２０μｍ、５０μｍ、７５μｍ、および１００μｍなどの厚さを含む、たとえば約１０μｍから約５００μｍの間であり得る。細長いフレキシブル基板５０２の幅は、たとえば、とりわけ１０ｍｍ、１５ｍｍ、および２０ｍｍなどの幅を含む、たとえば約１ｍｍから約３０ｍｍの間であり得る。細長いフレキシブル基板部分５０２および５０４の長さは、少なくとも、デバイス、システム、および／または他の配線間の結合を提供するために必要な長さであり得る。

【0052】

第１の導電性層５０８および第２の導電性層５１０はそれぞれ、信号トレース５０６を外部信号ノイズから遮蔽する電磁遮蔽層に対応し得る。いくつかの実装形態では、制御信号および／またはデータ信号を送信するための信号線の数が増加した積層フレキシブル配線を提供するために、フレキシブル配線５００を１つまたは複数のフレキシブル配線５００と一緒に積み重ねることができる。本明細書で説明するように、フレキシブル配線は、接着剤ベースまたは接着剤なしのラミネートボンディング技法を使用して一緒に積み重ねられ得る。場合によっては、導電性トレース／遮蔽層を含む最初の細長いポリマー基板にスプレーまたは塗装されたポリマーカプセル材料を使用して、積層フレキシブル配線を形成することができる。たとえば、場合によっては、配線５００などのフレキシブル配線にエポキシカプセル材料（たとえば、Ｓｔｙｃａｓｔ２８５０ＦＴ）をスプレーまたは塗装し、次いで、追加のポリマー層を提供するために硬化させ、その上にさらに導電性材料を堆積させてパターン化させることができる。

【0053】

いくつかの実装形態では、フレキシブル配線５００は、第１の細長いフレキシブル基板部分５０２を通って延びる１つまたは複数のビア５１２を含む。ビア５１２は、ビア５１２内に形成された導電性材料（ビアコンタクト５１４）を含み得る。ビアコンタクト５１４は、たとえば、銅、アルミニウム、ニオブ、インジウム、または銅合金などの超伝導および／または非超伝導金属を含み得る。場合によっては、ビアコンタクト５１４は、ビア５１２の側壁上に形成されるが、ビア５１２を完全には満たさない。他の場合には、ビアコンタクト５１４は、ビア５１２を完全に満たし、その結果、ビア５１２を通って延びる連続した開口部がない。いくつかの実装形態では、ビアコンタクト５１４は、ビアコンタクト５１４がビア５１２の側面に接着するのを助けるために形成された接着層を含む。たとえば、接着層は、銅またはニオブの膜（たとえば、ビア側壁に対して定義される約１ｎｍから約１ミクロンの間の厚さ）を含み得る。いくつかの実装形態では、接着層上に形成されるビアコンタクト５１４の材料は、銅またはニオブの膜（たとえば、ビア側壁に対して定義される約５００ｎｍから約２０ミクロンの間の厚さ）を含み得る。

【0054】

接着層は、たとえば、薄い第１の接着層を確立するために接着層材料（たとえば、Ｃｕ）の無電解めっきを使用し、次いで、第１の接着剤層上に第２の接着層を確立するために接着層材料（たとえば、Ｃｕ）の電気めっきを実行することによって形成され得る。次に、ビアコンタクト５１４の残りの材料（たとえば、Ａｌ、Ｃｕ、またはＮｂ）も、たとえば電気めっきを使用して接着層上に形成され得る。たとえば、接着層上にアルミニウムがめっき（たとえば、電気めっき）され得る。ビアコンタクト５１４をめっきするために、他のめっき技法も使用され得る。たとえば、ニオブビアコンタクトを形成するために、溶媒ベースのめっきが使用され得る。

【0055】

いくつかの実装形態では、ビアコンタクト５１４が第１の導電性層５０８を信号トレース５０６に接続するように、ビア５１２は第１の導電性層５０８から信号トレース５０６まで延びている。いくつかの実装形態では、ビアコンタクト５１４が第１の導電性層５０８を第２の導電性層５１０に接続するように、ビア５１２は第１の導電性層５０８から第２の導電性層５１０まで延びている。いくつかの実装形態では、ビアコンタクト５１４が第２の導電性層５１０を信号トレース５０６に接続するように、ビア５１２は、第２の導電性層５１０から信号トレース５０６まで延びている。ビア５１２は、レーザドリル技術を使用して形成され得る。

【0056】

いくつかの実装形態では、ワイヤボンドまたはバンプボンドなどの電気的接続が信号トレースに行われ得るように、フレキシブル配線５００は信号トレース５０６が露出している領域を有する。信号トレース５０６を露出することは、第１の細長いフレキシブル基板部分５０２の一部を除去すること、および／または信号トレース５０６を覆う第２の細長いフレキシブル基板部分５０４の一部を除去することを含み得る。場合によっては、第１の細長いフレキシブル基板部分５０２および／または第２の細長いフレキシブル基板部分５０４の長さは、信号トレース５０６の一部が露出するように信号トレース５０６全体を覆うために十分な長さではない。

【0057】

フレキシブル配線を相互に、量子情報処理システムに、および／または回路コンポーネントに接続するための技法の例は、ＳＭＡコネクタなどの同軸コネクタを使用することである。しかしながら、同軸接続はかさばる可能性があり、したがって、クライオスタット内の限られた利用可能スペースを多く占有する。さらに、同軸コネクタのかさばりは、高密度フレキシブル配線のコンタクトへの接続を困難にする可能性もある。同軸コネクタに代わるものは、フレキシブル配線のコンタクト間にワイヤボンディングを採用する、修正された突合せ接合ボンドの使用である。図６は、ワイヤボンディングを採用する修正された突合せ接合ボンドの一例を示す概略図である。具体的には、図６は、修正された突合せ接合ボンドを使用して第２のフレキシブル配線６０４に結合された第１のフレキシブル配線６０２の断面図を示す。第１のフレキシブル配線６０２および第２のフレキシブル配線６０４の各々は、図２に示されるフレキシブル配線２００と同じ構成を有し得る。たとえば、フレキシブル配線６０２は、細長いフレキシブル基板６０６、細長いフレキシブル基板６０６の主面上に配置された複数の導電性トレース６０８（１つのトレース６０８が図６に示されている）、および細長いフレキシブル基板６０６の第２の主面上の導電性層６１０を含み得る。同様に、フレキシブル配線６０４は、細長いフレキシブル基板６１２、細長いフレキシブル基板６１２の主面上に配置された複数の導電性トレース６１４（１つのトレース６１４が図６に示されている）、および細長いフレキシブル基板６１２の第２の主面上の導電性層６１６を含み得る。図２に示されるフレキシブル配線２００のように、各導電性トレース６０８、６１４は個々のワイヤに対応し、複数のトレースはアレイ状に配置され得る（たとえば、図６のページに出入りするＹ方向に沿って）。さらに、導電性層６１０および６１６は、それぞれ、クロストークから導電性トレース６０８、６１４を遮蔽するための電磁遮蔽層であり得る。図６においてフレキシブル配線６０２と６０４の両方が平坦に示されているが、それらは、フレキシブル配線２００などの折畳み領域を含むことができ、その結果、層６１０、６１６は、トレース６０８、６１４に遮蔽を提供することができる。

【0058】

第１のフレキシブル配線６０２は、第２のフレキシブル配線６０４のエッジ６０３に面するエッジ６０１で配置される。エッジ６０１は、エッジ６０３から比較的短い距離６２２だけ離れてもよく、互いに接触してもよい。たとえば、距離６２２は、他の距離の中でも、１００μｍまたは２５０μｍなどの、約２５ミクロンから約数ミリメートルの間であり得る。第１のフレキシブル配線６０２のトレース６０８を第２のフレキシブル配線６０４のトレース６１４に電気的に接続するために使用され得るワイヤボンド６１８が提供される。

【0059】

いくつかの実装形態では、第１のフレキシブル配線６０２のトレース６０８を第２のフレキシブル配線６０４のトレース６１４に電気的に接続するために、ワイヤボンドの代わりにはんだブリッジが使用され得る。距離６２２は、はんだブリッジが形成することを可能にするために可能な限り小さく維持される必要がある。ワイヤボンド６１８またははんだブリッジを形成するために使用されるはんだは、超伝導または非超伝導材料から形成され得る。

【0060】

第１のフレキシブル配線６０２のエッジ６０１と第２のフレキシブル配線６０４のエッジ６０３の両方は、より正確で比較的滑らかなエッジを提供するためにレーザ加工を使用して切断され得る。次いで、はんだブリッジのブリッジ長を短くするために、エッジ６０１および６０３が互いに近づけて配置され得、これにより接続の完全性が向上し、ボンディングプロセスが容易になる。

【0061】

いくつかの実装形態では、第１のフレキシブル配線６０２と第２のフレキシブル配線６０４との間の接合部は、第１のフレキシブル配線６０２と第２のフレキシブル配線６０４間との電気的接続を提供するために、および／または、配線が配置されるクライオスタット段階の温度で配線を維持するために、第１のフレキシブル配線６０２および第２のフレキシブル配線６０４に機械的接続を提供するために金属ブロックに対して固定される。たとえば、図６に示されるように、金属ブロック６２０は、電磁遮蔽層６１０、６１６に固定され、熱接触してもよい。いくつかの実装形態では、金属ブロック６２０は、フレキシブル配線６０２および６０４に対して所定の位置に固定されている。代替的または追加的に、金属ブロック６２０は、はんだなどの接着剤を通じて遮蔽層６１０、６１６に固定されている。金属ブロック６２０は、銅などのクライオスタット内で十分な熱伝達を提供するために適した材料から形成され得る。いくつかの実装形態では、遮蔽層６１０、６１６は接地面を兼ね、金属ブロック６２０は共通接地を提供する。

【0062】

図６は、図２に示される、提供された構成を有するフレキシブル配線用の修正された突合せ接合を示している。いくつかの実装形態では、修正された突合せ接合は、図５に示される構成を有するフレキシブル配線にも使用され得る。たとえば、図７Ａは、修正された突合せ接合を使用して第２のフレキシブル配線７０４に結合された第１のフレキシブル配線７０２の断面を示す概略図である。第１のフレキシブル配線７０２および第２のフレキシブル配線７０４の各々は、図５に示されるフレキシブル配線５００と同じストリップライン構成を有する。たとえば、フレキシブル配線７０２は、第１の細長いフレキシブル基板部分７０６と、第２の細長いフレキシブル基板部分７０８と、部分７０６と７０８との間に配置された信号トレース７１４と、基板部分７０６の上面の第１の導電性層７１０と、基板部分７０８の底面上の第２の導電性層７１２とを含み得る。同様に、フレキシブル配線７０４は、第１の細長いフレキシブル基板部分７１６と、第２の細長いフレキシブル基板部分７１８と、部分７１６と７１８との間に配置された信号トレース７２４と、基板部分７１６の上面の第１の導電性層７２０と、基板部分７１８の底面上の第２の導電性層７２２とを含み得る。図５に示されるフレキシブル配線５００のように、各信号トレース７１４、７２４は個々のワイヤに対応し、複数のトレースはアレイ状に配置され得る（たとえば、図７Ａのページに出入りするＹ方向に沿って）。さらに、導電性層７１０、７１２、７２０、７２２は、クロストークから信号トレース７１４、７２４を遮蔽するための電磁遮蔽層であり得る。

【0063】

第１のフレキシブル配線７０２は、第２のフレキシブル配線７０４のエッジ７０３に面するエッジ７０１で配置される。エッジ７０１は、エッジ７０３から比較的短い距離だけ離れてもよく、互いに接触してもよい。たとえば、エッジ７０１は、他の距離の中でも、１００μｍまたは２５０μｍなどの、約２５ミクロンから約数ミリメートルの間の距離だけエッジ７０３から離れていてもよい。第１のフレキシブル配線７０２のトレース７１４を第２のフレキシブル配線７０４のトレース７２４に電気的に接続するために使用され得るワイヤボンド７３０が提供される。いくつかの実装形態では、第１のフレキシブル配線７０２のトレース７１４を第２のフレキシブル配線７０４のトレース７２４に接続するために、ワイヤボンドの代わりにはんだブリッジが使用され得る。第１のエッジ７０１と第２のエッジ７０３との間の距離は、はんだブリッジが形成することを可能にするために可能な限り小さく維持される必要がある。第１のフレキシブル配線７０２のエッジ７０１と第２のフレキシブル配線７０４のエッジ７０３の両方は、より正確で比較的滑らかなエッジを提供するためにレーザ加工を使用して切断され得る。次いで、はんだブリッジのブリッジ長を短くするために、エッジ７０１および７０３が互いに近づけて配置され得、これにより接続の完全性が向上し、ボンディングプロセスが容易になる。ワイヤボンド７３０またははんだブリッジを形成するために使用されるはんだは、超伝導または非超伝導材料から形成され得る。

【0064】

いくつかの実装形態では、第１のフレキシブル配線７０２は、基板部分７０６が除去されるか、または信号トレース７１４の一部を露出しない領域７２６を含み得る。同様に、第２のフレキシブル配線７０４は、基板部分７１６が除去されるか、または信号トレース７２４の一部を露出しない領域７２８を含み得る。領域７２６、７２８内の信号トレースを露出することによって、ワイヤボンドまたははんだブリッジボンドを形成するために信号トレース７２６、７２８にアクセスすることができる。図７Ｂは、図７Ａの第２のフレキシブル配線７０４のエッジ７０３および領域７２８の側面図を示す概略図である。図７Ｂに示されるように、領域７２８を形成し、信号トレース７２４を露出するために、信号トレースの真上の基板部分７１６の一部のみを除去または不在にする必要がある。領域７２８の左側および右側の基板部分７１６は、基板部分７１８に接合し、導電性層７２０の支持表面を提供するために所定の位置に残されてもよい。いくつかの実装形態では、領域７２６、７２８は、第１のフレキシブル配線７０２と第２のフレキシブル配線７０４との間の電気的接続を形成するはんだを含む。

【0065】

いくつかの実装形態では、第１のフレキシブル配線７０２と第２のフレキシブル配線７０４との間の接合部は、第１のフレキシブル配線７０２と第２のフレキシブル配線７０４間との電気的接続を提供するために、および／または、配線が配置されるクライオスタット段階の温度で配線を維持するために、第１のフレキシブル配線７０２と第２のフレキシブル配線７０４との間に機械的接続を提供するために金属ブロックに固定され、熱接触している。たとえば、図７Ａに示されるように、金属ブロック７３２は電磁遮蔽層７１２、７２２に対して配置され得る。いくつかの実装形態では、金属ブロック７３２は、フレキシブル配線７０２および７０４に対して所定の位置に固定される。代替的または追加的に、金属ブロック７３２は、はんだなどの接着剤を通じて遮蔽層７１２、７２２に固定される。代替的または追加的に、追加の金属ブロックが遮蔽層７１０、７２０に固定され、熱接触している。追加の金属ブロックはまた、はんだなどの接着剤を通じて遮蔽層７１０、７２０に固定され得る。金属ブロックは、銅などのクライオスタット内で十分な熱伝達を提供するために適した材料から形成され得る。いくつかの実装形態では、遮蔽層７１２、７２２は接地面を兼ね、金属ブロック７３２は共通接地を提供する。同様に、遮蔽層７１０、７２０は、追加の金属ブロックが共通の接地を提供する接地面を兼ねてもよい。

【0066】

いくつかの実装形態では、第１のフレキシブル配線と第２のフレキシブル配線との間の接合部は、第１の温度に保持されたクライオスタットの１つの温度段階と、第１の段階とは異なる第２の温度に保持されたクライオスタットの第２の温度段階とを分離するクライオスタット内の境界に提供され得る。たとえば、接合部は、３Ｋ未満の温度に保持された温度段階（たとえば、図１における段階１０３）内の第１のフレキシブル配線６０２または７０２などの第１のフレキシブル配線を、３Ｋより高いが室温より低い温度に保持された温度段階（たとえば、図１における段階１０１）内の第２のフレキシブル配線６０４または７０４などの第２のフレキシブル配線に接続し得る。いくつかの実装形態では、クライオスタット内の異なる温度段階間の遷移、あるいは真空環境から別の真空環境または非真空環境への遷移におけるフレキシブル配線は、フレキシブル配線とクランプデバイス（たとえば、銅リングなどの金属リング）に固定されたエポキシ接着剤を使用して、遷移部で密閉され得る。

【0067】

本明細書で開示されるように、フレキシブル配線を製造するために様々な手法が使用され得る。たとえば、いくつかの実装形態では、金属および／または超伝導膜が形成される大きい基板（たとえば、ポリイミドなどのフレキシブルプラスチック基板）を提供することによって、フレキシブル配線が構築され得る。基板は、たとえば、一辺が８インチよりも大きい、たとえば１２インチ×１４インチの大きいシートを含み得る。金属／超伝導膜を堆積させるために、基板を真空チャンバに入れてもよい。膜を堆積する前に、たとえばイオン洗浄（たとえば、Ａｒイオン洗浄）を実行することによって、基板表面を洗浄してもよい。２層膜が基板上に形成される場合、材料の第１の層が基板上にブランケット堆積される。第１の層は、たとえば、スパッタリングを使用して堆積されるニオブなどの超伝導体膜を含み得る。あるいは、第１の層は、銅などの非超伝導膜を含み得る。第１の層は、約５μｍまでの厚さを有するように堆積され得る。たとえば、第１の層は、他の厚さの中でも１００ｎｍ、２５０ｎｍ、５００ｎｍ、７５０ｎｍ、１μｍ、または２μｍの厚さを有するように堆積され得る。次いで、第２の層が第１の層上にブランケット堆積（たとえば、スパッタリングまたは無電解めっき）される。第２の層は、銅などの非超伝導膜、またはニオブまたはアルミニウムなどの超伝導膜を含み得る。第２の層は、約２０μｍまでの厚さを有するように堆積され得る。たとえば、第２の層は、１００ｎｍ、２５０ｎｍ、５００ｎｍ、７５０ｎｍ、または１μｍの厚さを有するように堆積され得る。場合によっては、第２の層の第１の堆積された部分が、後の電気めっきステップのベース層として機能する。たとえば、銅の薄い１００ｎｍの膜が、より厚い銅の層が電気めっきされた後に堆積され得る。いくつかの実装形態では、膜は、基板の上側と下側の両方に堆積される。次いで、所望の回路パターンを形成するために、（たとえば、エッチングまたはリフトオフプロセスを使用して）堆積された膜がパターン化され得る。場合によっては、２層膜の場合、パターン化ステップ中に同一のパターンが第１の層と第２の層の両方に転写される。他の場合には、パターン化ステップにおいて、第１の層に、次いで第２の層に異なるパターンが形成される。いくつかの実装形態では、レーザエッチングプロセスを使用して、基板内にビアホールが形成される。次いで、ビアコンタクトを形成するために、ビアホールがビアコンタクト材料（たとえば、銅および／または超伝導材料）で充填され得る。パターン化されると、基板シートは、個々のフレキシブル配線に分割され得る。基板シートを分割するには、基板シート上でレーザ切断を実行するか、基板シートを機械的に切断するためにブレードを使用する必要がある場合がある。いくつかの実装形態では、基板シートを分割すると、最終的なフレキシブル配線が得られる。あるいは、いくつかの実装形態では、積層フレキシブル配線（たとえば、複数のフレキシブル配線２００のスタック）を形成するために、ストリップライン構成（たとえば、フレキシブル配線５００）を形成するために、または積層ストリップラインフレキシブル配線を形成するために、分割された基板シートが一緒に積み重ねられ得る。分割された基板シートを積み重ねることは、積層基板が一緒に接合されるように、硬化した基板の間に接着剤を導入することを伴う場合がある。あるいは、無接着結合技法を使用して、分割された基板シートが一緒に接合され得る。積層フレキシブル配線を取得した後、必要に応じてさらなる処理が実行され得る。たとえば、積層フレキシブル配線上の導電性トレースへの接続を提供するために、追加のビアコンタクトが積層基板のうちの１つまたは複数内に形成され得る。

【0068】

いくつかの実装形態では、フレキシブル配線は、押出しおよびロールプロセスを使用して構築され得る。たとえば、超伝導材料または非超伝導材料の第１の細長いシート（たとえば、厚さ０．２５インチのニオブ、アルミニウム、または銅のシート）が提供され得る。場合によっては、超伝導材料または非超伝導材料の第２の細長いシート（たとえば、厚さ０．２５インチのニオブ、アルミニウム、または銅のシート）が第１の細長いシートの上部に提供され得る。単一のシートのみが提供される場合、材料の単一のシートは、シートを薄くする（たとえば、約２０ミクロンから約１０ｍｍの間の厚さに）押出機に通される。２層が提供される場合、第１および第２の細長いシートは、真空および／または熱の下で一緒にプレスされ、２層シートを薄くする押出機に通されてもよく（たとえば、約２０ミクロンから約１０ｍｍの間の厚さに）、２層シートにおける材料が互いに接着する。次いで、薄層化された単層または２層シートは、ポリイミド基板と積層され得る。いくつかの実装形態では、ポリイミド基板の両面に薄層化された単層または２層シートが積層される。本明細書で説明するように、所望の回路パターンを形成するために、（たとえば、エッチングプロセスを使用して）ポリイミド基板上の超伝導膜および／または非超伝導膜がパターン化され得る。場合によっては、２層膜の場合、パターン化ステップ中に同一のパターンが第１の層と第２の層の両方に転写される。他の場合には、パターン化ステップにおいて、第１の層に、次いで第２の層に異なるパターンが形成される。いくつかの実装形態では、レーザエッチングプロセスを使用して、基板内にビアホールが形成される。次いで、ビアコンタクトを形成するために、ビアホールがビアコンタクト材料（たとえば、銅および／または超伝導材料）で充填され得る。パターン化されると、パターン化された膜を含む基板シートは、個々のフレキシブル配線に分割され得る。基板シートを分割するには、基板シート上でレーザ切断を実行するか、基板シートを機械的に切断するためにブレードを使用する必要がある場合がある。いくつかの実装形態では、基板シートを分割すると、最終的なフレキシブル配線が得られる。あるいは、いくつかの実装形態では、積層フレキシブル配線（たとえば、複数のフレキシブル配線２００のスタック）を形成するために、ストリップライン構成（たとえば、フレキシブル配線５００）を形成するために、または積層ストリップラインフレキシブル配線を形成するために、分割された基板シートが一緒に積み重ねられ得る。分割された基板シートを積み重ねることは、積層基板が一緒に接合されるように、硬化した基板の間に接着剤を導入することを伴う場合がある。あるいは、無接着結合技法を使用して、分割された基板シートが一緒に接合され得る。積層フレキシブル配線を取得した後、必要に応じてさらなる処理が実行され得る。たとえば、積層フレキシブル配線上の導電性トレースへの接続を提供するために、追加のビアコンタクトが積層基板のうちの１つまたは複数内に形成され得る。

【0069】

本明細書で説明される量子主題および量子動作の実装形態は、適切な量子回路、またはより一般的には、本明細書で開示される構造およびそれらの構造的同等物を含む、量子情報処理システムとも呼ばれる量子計算システムにおいて、あるいはそれらの１つまたは複数の組合せにおいて実装することができる。「量子計算システム」および「量子情報処理システム」という用語は、量子コンピュータ、量子暗号システム、トポロジ量子コンピュータ、または量子シミュレータを含み得るが、これらに限定されない。

【0070】

量子情報および量子データという用語は、量子システムによって搬送され、量子システムに保持され、または記憶される情報またはデータを指し、最小の重要なシステムは量子ビットであり、たとえば、量子情報の単位を定義するシステムである。「量子ビット」という用語は、対応する文脈において２レベルシステムとして適切に近似され得るすべての量子システムを包含することが理解される。そのような量子システムは、たとえば２つ以上のレベルを備えたマルチレベルシステムを含み得る。例として、そのようなシステムは、原子、電子、光子、イオン、または超伝導量子ビットを含むことができる。いくつかの実装形態では、計算基底状態は基底および第１の励起状態で識別されるが、計算状態がより高いレベルの励起状態で識別される他のセットアップが可能であることが理解される。量子メモリは、高い忠実度と効率で長時間にわたって量子データを記憶することができるデバイス、たとえば、光が送信のために使用される光物質インターフェースや、重ね合わせまたは量子コヒーレンスなどの量子データの量子特徴を記憶および保存するためのものなどであると理解される。

【0071】

量子回路素子（量子コンピューティング回路素子とも呼ばれる）は、量子処理動作を実行するための回路素子を含む。すなわち、量子回路素子は、非決定論的な方法でデータに対する動作を実行するために、重ね合わせやエンタングルメントなどの量子力学的現象を利用するように構成される。量子ビットなどの特定の量子回路素子は、複数の状態における情報を同時に表現および動作するように構成することができる。超伝導量子回路素子の例は、とりわけ、量子ＬＣ発振器、量子ビット（たとえば、磁束量子ビット、位相量子ビット、または電荷量子ビット）、および超伝導量子干渉デバイス（ＳＱＵＩＤ）（たとえば、ＲＦ－ＳＱＵＩＤまたはＤＣ－ＳＱＵＩＤ）などの回路素子を含む。

【0072】

対照的に、古典的な回路素子は、一般に決定論的な方法でデータを処理する。古典的な回路素子は、データに対して基本的な算術、論理、および／または入力／出力動作を実行することによって、コンピュータプログラムの命令をまとめて実行するように構成することができ、データはアナログ形式またはデジタル形式で表される。いくつかの実装形態では、電気または電磁接続を通じて量子回路素子にデータを送信するために、および／あるいはそこからデータを受信するために、古典的な回路素子を使用することができる。古典的な回路素子の例は、ＣＭＯＳ回路、高速単一磁束量子（ＲＳＦＱ）デバイス、相互量子論理（ＲＱＬ）デバイス、およびＥＲＳＦＱデバイスに基づく回路素子を含み、これらは、バイアス抵抗を使用しないＲＳＦＱのエネルギー効率の高いバージョンである。

【0073】

本明細書に記載の量子回路素子および古典的回路素子の製造は、超伝導体、誘電体、および／または金属などの１つまたは複数の材料の堆積を伴う可能性がある。選択した材料に応じて、これらの材料は、他の堆積プロセスの中でも、化学気相堆積、物理気相堆積（たとえば、蒸着またはスパッタリング）、またはエピタキシャル技法などの堆積プロセスを使用して堆積することができる。本明細書で説明する回路素子を製造するためのプロセスは、製造中にデバイスから１つまたは複数の材料を除去することを伴う場合がある。除去される材料に応じて、除去プロセスは、たとえば、ウェットエッチング技法、ドライエッチング技法、またはリフトオフプロセスを含むことができる。本明細書に記載の回路素子を形成する材料は、知られているリソグラフィ技法（たとえば、フォトリソグラフィまたは電子ビームリソグラフィ）を使用してパターン化することができる。

【0074】

本明細書で説明する回路素子などの超伝導量子回路素子および／または超伝導古典的回路素子を使用する量子計算システムの動作中、超伝導回路素子は、超伝導材料が超伝導特性を示すことを可能にする温度までクライオスタット内で冷却される。超伝導（または超伝導の）材料は、超伝導臨界温度以下で超伝導特性を示す材料として理解することができる。超伝導材料の例は、アルミニウム（約１．２ケルビンの超伝導臨界温度）、インジウム（約３．４ケルビンの超伝導臨界温度）、ＮｂＴｉ（約１０ケルビンの超伝導臨界温度）、およびニオブ（約９．３ケルビンの超伝導臨界温度）を含む。したがって、超伝導トレースおよび超伝導接地面などの超伝導構造は、超伝導臨界温度以下で超伝導特性を示す材料から形成される。

【0075】

本明細書は多くの特定の実装形態の詳細を含むが、これらは主張され得る範囲の制限としてではなく、特定の実装形態に固有であり得る機能の説明として解釈されるべきである。個別の実装形態の文脈において、本明細書において説明されている特定の機能は、単一の実装形態において組み合わせて実装することもできる。逆に、単一の実装形態の文脈において説明されている様々な機能は、複数の実装形態において個別に、または適切なサブコンビネーションにおいて実装することもできる。さらに、特定の組合せにおいて機能するものとして機能を上記で説明し、最初はそのように主張する場合もあるが、場合によっては、主張された組合せからの１つまたは複数の機能は組合せから削除することができ、主張された組合せは、サブコンビネーションまたはサブコンビネーションのバリエーションを対象とし得る。

【0076】

同様に、動作は図面において特定の順序で描かれているが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が示された特定の順序または順番で実行されること、またはすべての説明された動作が実行されることを必要とするものとして理解されるべきではない。たとえば、特許請求の範囲に記載されているアクションは、異なる順序で実行することができ、依然として望ましい結果を達成することができる。特定の状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利な場合がある。さらに、上述の実装形態における様々なコンポーネントの分離は、すべての実装形態においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきではない。

【0077】

多くの実装形態が説明された。それにもかかわらず、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなしに、様々な修正が行われてよいことが理解されよう。したがって、他の実装形態は以下の特許請求の範囲内にある。

【符号の説明】

【0078】

１００ 冷却システム
１０２ クライオスタット
１０１ 第１の段階
１０３ 第２の段階
１０４ 境界
１０５ 第３の段階
１０６ 境界
１１０ 量子情報処理システム
１１２ サンプルマウント
１１４ フレキシブル配線
１１６ フレキシブル配線
１５０ 制御電子機器
２００ フレキシブル配線
２０２ 細長いフレキシブル基板
２０４ 導電性トレース
２０６ 折畳み領域
２０８ 導電性層
２０８ 電磁遮蔽層
２１０ 溝
２１２ 溝
２１４ 溝
２５０ フレキシブル配線
３００ フレキシブル配線
３０２ フレキシブル配線基板
３０４ 導電性トレース
３０８ 電磁遮蔽層
３０８ 遮蔽層ストリップ
５００ フレキシブル配線
５０２ 第１の細長いフレキシブル基板部分
５０４ 第２の細長いフレキシブル基板部分
５０６ 信号トレース
５０８ 第１の導電性層
５１０ 第２の導電性層
５１２ ビア
５１４ ビアコンタクト
５１６ 第２の薄膜層
５１８ 第１の薄膜層
６０１ エッジ
６０２ 第１のフレキシブル配線
６０３ エッジ
６０４ 第２のフレキシブル配線
６０６ 細長いフレキシブル基板
６０８ 導電性トレース
６１０ 導電性層
６１０ 電磁遮蔽層
６１２ 細長いフレキシブル基板
６１４ 導電性トレース
６１６ 導電性層
６１６ 電磁遮蔽層
６１８ ワイヤボンド
６２０ 金属ブロック
６２２ 距離
７０１ エッジ
７０２ 第１のフレキシブル配線
７０３ エッジ
７０４ 第２のフレキシブル配線
７０６ 第１の細長いフレキシブル基板部分
７０８ 第２の細長いフレキシブル基板部分
７１０ 遮蔽層
７１０ 第１の導電性層
７１２ 遮蔽層
７１２ 第２の導電性層
７１２ 電磁遮蔽層
７１４ 信号トレース
７１６ 第１の細長いフレキシブル基板部分
７１８ 第２の細長いフレキシブル基板部分
７２０ 第１の導電性層
７２０ 遮蔽層
７２２ 第２の導電性層
７２２ 遮蔽層
７２２ 電磁遮蔽層
７２４ 信号トレース
７２６ 領域
７２８ 領域
７３０ ワイヤボンド
７３２ 金属ブロック

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】