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(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】2024-09-26
(45)【発行日】2024-10-04
(54)【発明の名称】電子回路、発振器及び計算装置
(51)【国際特許分類】
H10N 60/12 20230101AFI20240927BHJP
H10N 60/10 20230101ALI20240927BHJP
【ＦＩ】
H10N60/12 A
H10N60/10 K
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2021135586
(22)【出願日】2021-08-23
(65)【公開番号】P2023030449
(43)【公開日】2023-03-08
【審査請求日】2023-03-13
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和２年度、国立研究開発法人科学技術振興機構、戦略的創造研究推進事業「超伝導量子回路における非線形ダイナミクスを活かした量子情報処理の研究」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(73)【特許権者】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(74)【代理人】
【識別番号】110004026
【氏名又は名称】弁理士法人ｉＸ
(72)【発明者】
【氏名】塩川 教次
(72)【発明者】
【氏名】後藤 隼人
(72)【発明者】
【氏名】金尾 太郎
【審査官】市川 武宜
(56)【参考文献】
【文献】特表２０２１－５００７３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－１１８３４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１８－５３７８４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２５０７７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１９４６４６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ１０Ｎ ６０／１０
Ｈ１０Ｎ ６０／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１導電層と、第２導電層と、
第１ジョセフソン接合を含む第１電流経路であって、前記第１電流経路は、第１端部及び第２端部を含み、前記第１端部は、前記第１導電層と接続され、前記第２端部は、前記第２導電層と接続された、前記第１電流経路と、
第２ジョセフソン接合を含む第２電流経路であって、前記第２電流経路は、第３端部及び第４端部を含み、前記第３端部は、前記第１導電層と接続され、前記第４端部は、前記第２導電層と接続された、前記第２電流経路と、
を含む第１共振器と、
前記第１共振器と電磁界結合可能な第２共振器と、
を含む素子部を備え、
前記素子部は、第１面を含む基体を含み、
前記第１導電層、前記第１電流経路及び前記第２電流経路は、前記第１面に設けられ、
前記第１共振器から前記第２共振器への方向は、前記第１面と交差する第１方向に沿う、電子回路。
【請求項2】
前記第２共振器は、第１導電部と、第２導電部と、を含み、前記第１導電部の前記第１方向における長さは、前記第１導電部の前記第１方向と交差する方向における長さよりも長く、
前記第２導電部は、前記第１面に沿う第１平面において、前記第１導電部の周りに設けられた、請求項１に記載の電子回路。
【請求項3】
前記第２共振器は、超伝導体を含む同軸共振器であり、前記同軸共振器の軸は、前記第１方向に沿っている、請求項１に記載の電子回路。
【請求項4】
前記第２導電層は、前記第１面に沿う第１平面に沿って前記第１導電層の周りに設けられた、請求項１に記載の電子回路。
【請求項5】
第１導電部材をさらに備え、前記第１導電部材の少なくとも一部は、前記第１平面に沿い、
前記少なくとも一部の前記第１方向における位置は、前記第１共振器の前記第１方向における位置と、前記第２共振器の前記第１方向における位置と、の間にある、請求項２または４に記載の電子回路。
【請求項6】
電子回路と、制御部と、
備え、
前記電子回路は、
第１導電層と、
第２導電層と、
第１ジョセフソン接合を含む第１電流経路であって、前記第１電流経路は、第１端部及び第２端部を含み、前記第１端部は、前記第１導電層と接続され、前記第２端部は、前記第２導電層と接続された、前記第１電流経路と、
第２ジョセフソン接合を含む第２電流経路であって、前記第２電流経路は、第３端部及び第４端部を含み、前記第３端部は、前記第１導電層と接続され、前記第４端部は、前記第２導電層と接続された、前記第２電流経路と、
を含む第１共振器と、
前記第１共振器と電磁界結合可能な第２共振器と、
を含む素子部を含み、
前記電子回路は、第１導電部材をさらに含み、
前記制御部は、前記第１導電部材に電気信号を供給可能であり、
前記第１導電部材に供給される前記電気信号に応じて前記第１導電部材から生じる磁界が通過する空間の周りに前記第１電流経路及び前記第２電流経路がある、発振器。
【請求項7】
請求項１～４のいずれか１つに記載の電子回路と、制御部と、
備え、
前記電子回路は、第１導電部材をさらに含み、
前記制御部は、前記第１導電部材に電気信号を供給可能であり、
前記第１導電部材に供給される前記電気信号に応じて前記第１導電部材から生じる磁界が通過する空間の周りに前記第１電流経路及び前記第２電流経路がある、発振器。
【請求項8】
前記第１導電部材の少なくとも一部は、前記第１電流経路及び前記第２電流経路を含む平面に沿い、前記少なくとも一部の前記第１方向における位置は、前記第１共振器の前記第１方向における位置と、前記第２共振器の前記第１方向における位置と、の間にある、請求項７に記載の発振器。
【請求項9】
前記制御部は、前記電気信号の交流成分の周波数を変更可能であり、前記制御部が前記第１導電部材に前記電気信号を供給したときに、前記素子部は発振し、
前記素子部の発振周波数は、前記交流成分の前記周波数の１／２である、請求項８に記載の発振器。
【請求項10】
前記発振周波数と、前記素子部の複数の固有周波数の１つとの差は、前記第１共振器のカー係数に対応する周波数の１０倍以下である、請求項９に記載の発振器。
【請求項11】
前記素子部の複数の固有周波数は、第１固有周波数と、第２固有周波数と、を含み、前記第２固有周波数は、前記複数の固有周波数のうちで前記第１固有周波数に最も近く、
前記発振周波数と前記第１固有周波数との差は、前記第１固有周波数と前記第２固有周波数との差の１／２以下である、請求項９に記載の発振器。
【請求項12】
前記第１固有周波数は、前記素子部の複数の固有周波数うちで最も低い、請求項１１に記載の発振器。
【請求項13】
前記第１固有周波数を有する第１交流信号に基づく交流電磁界が前記素子部に印加される第１状態と、前記第２固有周波数を有する第２交流信号に基づく交流電磁界が前記素子部に印加される第２状態と、が形成可能であり、前記第１交流信号の強度は、前記第２交流信号の強度と実質的に同じであり、
前記第２状態において前記第２共振器に生じる定在波の第２電界振幅の、前記第１状態において前記第２共振器に生じる定在波の第１電界振幅に対する比は、ｔａｎ（θ）であり、前記θ（度）は、－９０度以上０度以下であり、
前記第２固有周波数の、前記第１固有周波数に対する比は、ｓｉｎ（α）であり、前記α（度）は、０度以上９０度以下であり、
前記αは、前記θの－２／３倍よりも大きい、請求項１２に記載の発振器。
【請求項14】
請求項６～１３のいずれか１つに記載の発振器と、カプラと、
を備え、
前記発振器は、複数の前記電子回路を含み、
前記カプラは、前記複数の電子回路の１つと、前記複数の電子回路の別の１つと、をカップリングする、計算装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、電子回路、発振器及び計算装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、ジョセフソン接合を含む電子回路が計算装置に応用される。電子回路の小型化が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第６７７９２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の実施形態は、小型化が可能な電子回路、発振器及び計算装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の実施形態によれば、電子回路は、素子部を含む。前記素子部は、第１共振器及び第２共振器を含む。第１共振器は、第１導電層、第２導電層、第１ジョセフソン接合を含む第１電流経路、及び、第２ジョセフソン接合を含む第２電流回路を含む。前記第１電流経路は、第１端部及び第２端部を含む。前記第１端部は、前記第１導電層と接続される。前記第２端部は、前記第２導電層と接続される。前記第２電流経路は、第３端部及び第４端部を含む。前記第３端部は、前記第１導電層と接続される。前記第４端部は、前記第２導電層と接続される。前記第２共振器は、前記第１共振器と電磁界結合可能である。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【0008】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る電子回路を例示する模式斜視図である。
図２（ａ）～図２（ｃ）は、第１実施形態に係る電子回路を例示する模式図である。
図２（ａ）は、電子回路の一部を例示する平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ１－Ｂ２線断面図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）のＣ１－Ｃ２線断面図である。
図３（ａ）～図３（ｃ）は、第１実施形態に係る電子回路を例示する模式的断面図である。
図３（ａ）は、図１のＡ１－Ａ２線断面図である。図３（ｂ）は、図２（ａ）のＢ１－Ｂ２線に対応する位置における断面図である。図３（ｃ）は、図２（ａ）のＣ１－Ｃ２線に対応する位置における断面図である。
図１は、第１実施形態に係る電子回路を例示する模式斜視図である。
図２（ａ）～図２（ｃ）は、第１実施形態に係る電子回路を例示する模式図である。
図２（ａ）は、電子回路の一部を例示する平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ１－Ｂ２線断面図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）のＣ１－Ｃ２線断面図である。
図３（ａ）～図３（ｃ）は、第１実施形態に係る電子回路を例示する模式的断面図である。
図３（ａ）は、図１のＡ１－Ａ２線断面図である。図３（ｂ）は、図２（ａ）のＢ１－Ｂ２線に対応する位置における断面図である。図３（ｃ）は、図２（ａ）のＣ１－Ｃ２線に対応する位置における断面図である。
【0009】
図１に示すように、実施形態に係る電子回路１１０は、素子部２５を含む。素子部２５は、第１共振器１０及び第２共振器２０を含む。電子回路１１０は、発振器２１０の少なくとも一部として機能して良い。
【0010】
図１においては、図を見やすくするために、第１共振器１０と第２共振器２０との間の距離が拡大されて示されている。
【0011】
図１に示すように、第１共振器１０は、第１導電層１１及び第２導電層１２を含む。例えば、図１に示すように、素子部２５は、基体１０ｓを含んで良い。基体１０ｓは、第１面１０ｆを含む。第１面１０ｆは、例えば、Ｘ－Ｙ平面（第１平面）に沿う。例えば、第１導電層１１及び第２導電層１２は、第１面１０ｆに設けられる。
【0012】
Ｘ－Ｙ平面に沿う１つの方向をＸ軸方向とする。Ｘ－Ｙ平面に沿い、Ｘ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。Ｘ－Ｙ平面に対して垂直な方向をＺ軸方向とする。
【0013】
【0014】
第１電流経路１６ａは、超伝導体を含む。第１電流経路１６ａは、第１ジョセフソン接合Ｊ１を含む。例えば、第１電流経路１６ａは、第１部分ｐ１、第２部分ｐ２及び第１ジョセフソン接合Ｊ１を含む。第１部分ｐ１は、第１端部ｅ１及び第１他端部ｇ１を含む。第２部分ｐ２は、第２端部ｅ２及び第２他端部ｇ２を含む。第１端部ｅ１は、第１導電層１１と接続される。第２端部ｅ２は、第２導電層１２と接続される。第１ジョセフソン接合Ｊ１は、第１他端部ｇ１と第２他端部ｇ２との間に設けられる。第１ジョセフソン接合Ｊ１は、第１他端部ｇ１及び第２他端部ｇ２と接続される。
【0015】
第２電流経路１６ｂは、超伝導体を含む。第２電流経路１６ｂは、第２ジョセフソン接合Ｊ２を含む。例えば、第２電流経路１６ｂは、第３部分ｐ３、第４部分ｐ４及び第２ジョセフソン接合Ｊ２を含む。第３部分ｐ３は、第３端部ｅ３及び第３他端部ｇ３を含む。第４部分ｐ４は、第４端部ｅ４及び第４他端部ｇ４を含む。第３端部ｅ３は、第１導電層１１と接続される。第４端部ｅ４は、第２導電層１２と接続される。第２ジョセフソン接合Ｊ２は、第３他端部ｇ３と第４他端部ｇ４との間に設けられる。第２ジョセフソン接合Ｊ２は、第３他端部ｇ３及び第４他端部ｇ４と接続される。
【0016】
図２（ｂ）に示すように、第１部分ｐ１、第２部分ｐ２及び第１ジョセフソン接合Ｊ１は、第１面１０ｆに設けられる。例えば、第１部分ｐ１の一部と、第２部分ｐ２の一部と、の間に絶縁層１６ｉが設けられる。第１部分ｐ１の一部、第２部分ｐ２の一部、及び、絶縁層１６ｉにより、第１ジョセフソン接合Ｊ１が形成される。このように、超伝導体の第１電流経路１６ａが、第１面１０ｆに設けられる。
【0017】
図２（ｃ）に示すように、第３部分ｐ３、第４部分ｐ４及び第２ジョセフソン接合Ｊ２は、第１面１０ｆに設けられる。例えば、第３部分ｐ３の一部と、第４部分ｐ４の一部と、の間に絶縁層１６ｊが設けられる。第３部分ｐ３の一部、第４部分ｐ４の一部、及び、絶縁層１６ｊにより、第２ジョセフソン接合Ｊ２が形成される。絶縁層１６ｊは、絶縁層１６ｉと連続して良い。このように、超伝導体の第２電流経路１６ｂが、第１面１０ｆに設けられる。第１平面（Ｘ－Ｙ平面）は、第１電流経路１６ａ及び第２電流経路１６ｂを含む。
【0018】
図１及び図２（ａ）に示すように、この例では、第２導電層１２は、第１平面（Ｘ－Ｙ平面）に沿って第１導電層１１の周りに設けられる。この例では、第２導電層１２は、第１導電層１１を囲む環状である。第１導電層１１の平面形状（Ｘ－Ｙ平面における形状）は、例えば、円形（楕円形を含んで良い）である。第２導電層１２の平面形状は、円環状である。第１電流経路１６ａ及び第２電流経路１６ｂは、第１導電層１１を中心とし第１平面（Ｘ－Ｙ平面）に沿う放射方向に実質的に沿って延びる。実施形態において、第１導電層１１、第２導電層１２、第１電流経路１６ａ及び第２電流経路１６ｂの平面形状は、種々の変形が可能である。
【0019】
第１電流経路１６ａ及び第２電流経路１６ｂにより、例えば、ｄｃ－ＳＱＵＩＤ（superconducting quantum interference device）が形成される。第１電流経路１６ａ及び第２電流経路１６ｂで囲まれた空間ＳＰに、磁界が印加されても良い。第１共振器１０は、例えば、非線形共振器である。第１電流経路１６ａ及び第２電流経路１６ｂで囲まれた空間ＳＰは、例えば、ＳＱＵＩＤループに対応する。印加される磁界が通過する空間の周りに、第１電流経路１６ａ及び第２電流経路１６ｂがある。
【0020】
第２共振器２０は、第１共振器１０と電磁界結合する。第２共振器２０は、例えば、第１共振器１０と、容量カップリング可能である。電磁界結合は、例えば、電界結合及び磁界結合の少なくともいずれかを含む。電磁界結合は、例えば、容量性結合及び誘導性結合の少なくともいずれかを含んで良い。
【0021】
例えば、第２共振器２０は、線形共振器である。例えば、第２共振器２０は、ジョセフソン接合を含まない。
【0022】
図１に示すように、この例では、第２共振器２０は、第１導電部２１と、第２導電部２２と、を含む。第１導電部２１の少なくとも一部は、第１方向に沿って延びる。第１方向は、第１平面（Ｘ－Ｙ平面）と交差する。第１方向は、例えば、Ｚ軸方向である。
【0023】
この例では、第２導電部２２は、第１平面（Ｘ－Ｙ平面）において、第１導電部２１の周りに設けられる。第２共振器２０は、例えば、超伝導体を含む同軸共振器である。同軸共振器の軸は、第１方向（Ｚ軸方向）に沿っている。
【0024】
第１導電部２１は、第１導電部端２１ａと、第１導電部他端２１ｂと、を含む。第１導電部端２１ａは、第１共振器１０と対向する。第１導電部端２１ａから第１導電部他端２１ｂへの方向は、第１方向（Ｚ軸方向）に沿う。第１導電部端２１ａは、第１方向において、第１共振器１０から離れる。第１方向において、第１導電部端２１ａは、第１共振器１０と第１導電部他端２１ｂとの間にある。
【0025】
第２導電部２２は、第２導電部端２２ａと、第２導電部他端２２ｂと、を含む。第２導電部端２２ａは、第１共振器１０と対向する。第２導電部端２２ａから第２導電部他端２２ｂへの方向は、第１方向（Ｚ軸方向）に沿う。後述するように、第２導電部端２２ａは、第１共振器１０の一部と接しても良い。第１方向において、第２導電部端２２ａは、第１共振器１０と第２導電部他端２２ｂとの間にある。
【0026】
図３（ａ）～図３（ｃ）に示すように、実施形態において、第１導電部２１と第２導電部２２との間の少なくとも一部は、空隙でもよい。第１共振器１０と第２共振器２０との間の少なくとも一部は、空隙でもよい。第１導電部他端２１ｂは、第２導電部他端２２ｂと電気的に接続されても良い。例えば、導電部材２３により、第１導電部他端２１ｂが第２導電部他端２２ｂと電気的に接続されても良い。第１導電部他端２１ｂ、第２導電部他端２２ｂ、及び、導電部材２３の間の境界は、明確でも不明確でも良い。図３（ａ）～図３（ｃ）においては、図を見やすくするために、ジョセフソン接合は簡略化されて描かれている。
【0027】
図３（ａ）に示すように、第１導電部２１の第１方向（Ｚ軸方向）における長さを長さＬ２１とする。第１導電部２１の第２方向に沿う方向における長さ（幅）を長さＷ２１とする。第２方向は、第１平面（Ｘ－Ｙ平面）に沿う。第２方向は、第１導電部２１の第１平面における中心を通る。第２方向は、放射方向である。第２方向は、例えば、Ｘ軸方向で良い。長さＬ２１は、第１導電部２１の第１方向における最大の長さで良い。第１導電部２１の第１方向に対して垂直な方向における最大の長さで良い。例えば、長さＬ２１は、長さＷ２１よりも長い。例えば、長さＬ２１は、長さＷ２１の１倍を超え１００倍以下である。例えば、長さＬ２１は、長さＷ２１の２倍以上である。１つの例において、長さＬ２１は、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。１つの例において、長さＷ２１は、０．１ｍｍ以上１ｍｍ未満である。
【0028】
実施形態において、第１共振器１０及び第２共振器２０により、量子ビットが形成される。例えば、素子部２５は、１つの量子ビットとして機能する。例えば、第１共振器１０及び第２共振器２０の結合系の固有状態を利用して、量子ビットが表現される。
【0029】
第１共振器１０及び第２共振器２０は、互いに電磁界結合する。このような構成により、例えば第１共振器１０に形成されるキャパシタンス（後述する）を小さくできる。例えば、第１共振器１０のＸ－Ｙ平面内のサイズを小さくできる。実施形態によれば、小型化が可能な電子回路及び発振器が提供できる。例えば、電子回路１１０の素子部２５が非線形発振器（カーパラメトリック発振器：ＫＰＯ）の量子ビットとして利用され得る。例えば、損失を低減できる。
【0030】
図１に示すように、実施形態において、第１共振器１０から第２共振器２０への方向は、第１方向（例えば、Ｚ軸方向）に沿う。第１方向は、第１電流経路１６ａ及び第２電流経路１６ｂを含む第１平面（Ｘ－Ｙ平面）と交差する。例えば、第１平面は、基体１０ｓの第１面１０ｆに沿う。
【0031】
例えば、第２共振器２０の少なくとも一部は、Ｚ軸方向において、第１共振器１０と重なる。例えば、第１共振器１０を含むＸ－Ｙ平面に第２共振器２０を投影したときに、第２共振器２０は、第１共振器１０と重なる。これにより、第１共振器１０及び第２共振器２０を含む素子部２５のＸ－Ｙ平面内のサイズを縮小することが容易である。小型化が可能な電子回路及び発振器が提供できる。
【0032】
実施形態において、第１導電層１１、第２導電層１２、第１部分ｐ１及び第２部分ｐ２は、例えば、超伝導ニオブを含む。第２共振器２０に含まれる第１導電部２１は、例えば、超伝導アルミニウムを含む。
【0033】
図１に示すように、電子回路１１０（及び発振器２１０）は、第１導電部材６０を含んでよい。１つの例において、第１導電部材６０の少なくとも一部は、第１平面（Ｘ－Ｙ平面）に沿う。図１及び図３（ａ）に示すように、第１導電部材６０の少なくとも一部の第１方向（Ｚ軸方向）における位置は、基体１０ｓの第１方向（Ｚ軸方向）における位置と、第２共振器２０の第１方向（Ｚ軸方向）における位置と、の間にある。例えば、第１導電部材６０の少なくとも一部の第１方向（Ｚ軸方向）における位置は、第１共振器１０の第１方向（Ｚ軸方向）における位置と、第２共振器２０の第１方向（Ｚ軸方向）における位置と、の間にある。第１導電部材６０の例については、後述する。
【0034】
図４は、第１実施形態に係る電子回路を例示する回路図である。
図４に示すように、電子回路１１０は、第１共振器１０及び第２共振器２０を含む。第１共振器１０は、上記の、第１導電層１１、第２導電層１２、第１電流経路１６ａ及び第２電流経路１６ｂを含む。第１共振器１０において、第１キャパシタンスＣ１が形成されてよい。第１キャパシタンスＣ１の一端は、第１導電層１１に電気的に接続される。第１キャパシタンスＣ１の他端は、第２導電層１２に電気的に接続される。第１キャパシタンスＣ１は、第１電流経路１６ａ及び第２電流経路１６ｂを含む回路（ｄｃ－ＳＱＵＩＤ）と並列に設けられる。第２導電層１２と、第１キャパシタンスＣ１の他端と、の接続点を第１接続点ＣＰ１とする。
図４に示すように、電子回路１１０は、第１共振器１０及び第２共振器２０を含む。第１共振器１０は、上記の、第１導電層１１、第２導電層１２、第１電流経路１６ａ及び第２電流経路１６ｂを含む。第１共振器１０において、第１キャパシタンスＣ１が形成されてよい。第１キャパシタンスＣ１の一端は、第１導電層１１に電気的に接続される。第１キャパシタンスＣ１の他端は、第２導電層１２に電気的に接続される。第１キャパシタンスＣ１は、第１電流経路１６ａ及び第２電流経路１６ｂを含む回路（ｄｃ－ＳＱＵＩＤ）と並列に設けられる。第２導電層１２と、第１キャパシタンスＣ１の他端と、の接続点を第１接続点ＣＰ１とする。
【0035】
第２共振器２０は、例えば、第２キャパシタンスＣ２及びインダクタンスＬ２を含む。第２キャパシタンスＣ２及びインダクタンスＬ２は、上記の、第１導電部２１及び第２導電部２２により形成される。第２キャパシタンスＣ２及びインダクタンスＬ２は、互いに並列に接続される。第２キャパシタンスＣ２の一端、及び、インダクタンスＬ２の一端は、第１導電層１１と電気的に接続される。第２キャパシタンスＣ２の他端と、インダクタンスＬ２の他端と、の接続点を第２接続点ＣＰ２とする。
【0036】
第１共振器１０及び第２共振器２０は、例えば、キャパシタンスＣｍを介して結合される。キャパシタンスＣｍの大きさは、例えば、２つの共振器の間の距離、共振器のサイズ、及び、２つの共振器の間の空間における誘電率などに依存する。
【0037】
図５は、第１実施形態に係る電子回路を例示する回路図である。
図５に示すように、電子回路１１０は、第１導電部材６０をさらに含んでもよい。例えば、制御部７０から第１導電部材６０に電気信号（例えば交流信号、例えば、マイクロ波）が供給される。この電気信号は、直流信号及び交流信号少なくともいずれかを含んで良い。この電気信号は、例えば、直流成分及び交流成分を含む信号で良い。この電気信号は、例えば、マイクロ波を含む。第１導電部材６０に流れる電流（電気信号）に応じた磁界が、第１導電部材６０から発生する。この磁界は、第１共振器１０に印加される。磁界の少なくとも一部は、例えば、第１電流経路１６ａ及び第２電流経路１６ｂで囲まれた空間ＳＰ（ＳＱＵＩＤループ）に印加される。
図５に示すように、電子回路１１０は、第１導電部材６０をさらに含んでもよい。例えば、制御部７０から第１導電部材６０に電気信号（例えば交流信号、例えば、マイクロ波）が供給される。この電気信号は、直流信号及び交流信号少なくともいずれかを含んで良い。この電気信号は、例えば、直流成分及び交流成分を含む信号で良い。この電気信号は、例えば、マイクロ波を含む。第１導電部材６０に流れる電流（電気信号）に応じた磁界が、第１導電部材６０から発生する。この磁界は、第１共振器１０に印加される。磁界の少なくとも一部は、例えば、第１電流経路１６ａ及び第２電流経路１６ｂで囲まれた空間ＳＰ（ＳＱＵＩＤループ）に印加される。
【0038】
このように、制御部７０は、第１導電部材６０に電気信号を供給可能である。例えば、制御部７０は、電気信号の周波数を変更可能である。制御部７０が第１導電部材６０に電気信号（例えば交流成分を含む信号）を供給したときに、素子部２５は発振する。素子部２５の発振周波数は、電気信号の周波数の変化に応じて変化する。
【0039】
例えば、電気信号は、直流成分及び交流成分を含んで良い。交流成分は、例えば変調磁界に対応する。交流成分の周波数（変調周波数）は、例えば、素子部２５の発振周波数の２倍である。素子部２５の発振周波数は、電気信号の交流成分（変調周波数）の１／２である。このような電気信号を適用することで、第１共振器１０及び第２共振器２０は、例えば、ＫＰＯとして機能する。
【0040】
例えば、第１導電層１１及び第２導電層１２に第１電流Ｉ１が流れる。例えば、第１導電層１１の電位を基準にして、第１接続点ＣＰ１の電位は、第１電圧Ｖ１である。例えば、インダクタンスＬ２に第２電流Ｉ２が流れる。第２接続点ＣＰ２の電位は、第２電圧Ｖ２である。
【0041】
第１電流Ｉ１及び第１電圧Ｖ１は、以下の第１式～第５式で表される。
【0042】
【数1】
【0043】
【数2】
【0044】
【数3】
【0045】
【数4】
【0046】
【数5】
【0047】
上記において、「η」は、ジョセフソン接合前後の波動関数の位相差である。「Ｉｃ」は、ジョセフソン接合の臨界電流である。Φは、ＳＱＵＩＤループの中の磁束である。「Φ０」は、磁束量子である。「Ｉ’ｃ」は、ｄｃ－ＳＱＵＩＤの実効臨界電流である。物理量φ０及びφは、第４式及び第５式で表される。「π」は、円周率である。「ｔ」は時間である。
【0048】
第１式及び第２式から分かるように、ループの中の磁束を変化させることで、電流及び電圧が変調される。
【0049】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１実施形態に係る電子回路の特性を例示する模式図である。
これらの図の横軸は、周波数ｆ０である。これらの図の縦軸は、信号の強度Ｍ０に対応する。図６（ａ）は、第１共振器１０及び第２共振器２０を含む素子部２５の共振特性を例示している。図６（ｂ）は、ＳＱＵＩＤループ内に変調磁界が印加されたときの素子部２５の発振特性を例示している。素子部２５の発振周波数は、変調磁界の周波数の１／２である。
これらの図の横軸は、周波数ｆ０である。これらの図の縦軸は、信号の強度Ｍ０に対応する。図６（ａ）は、第１共振器１０及び第２共振器２０を含む素子部２５の共振特性を例示している。図６（ｂ）は、ＳＱＵＩＤループ内に変調磁界が印加されたときの素子部２５の発振特性を例示している。素子部２５の発振周波数は、変調磁界の周波数の１／２である。
【0050】
図６（ａ）に示すように、素子部２５は、複数の固有周波数ｆｎｎを有する。複数の固有周波数ｆｎｎは、第１固有周波数ｆｎ１及び第２固有周波数ｆｎ２などを含む。複数の固有周波数ｆｎｎは、例えば、高調波の固有周波数を含んで良い。第２固有周波数ｆｎ２は、複数の固有周波数ｆｎｎのうちで第１固有周波数ｆｎ１に最も近い。１つの例において、第１固有周波数ｆｎ１は、複数の固有周波数ｆｎｎのうちで、最も低くても良い。
【0051】
図６（ｂ）に示すように、第１導電部材６０に交流信号が供給されたときに、素子部２５は、発振する。発振において、周波数は、発振周波数ｆｏ１であり、強度は、発振強度Ｍｏ１である。発振周波数ｆｏ１と、素子部２５の複数の固有周波数ｆｎｎの１つ（この例では、例えば第１固有周波数ｆｎ１）と、の差は、第１共振器１０のカー係数に対応する周波数の１０倍以下であることが好ましい。これにより、例えば、安定した発振が得られる。
【0052】
例えば、発振周波数ｆｏ１と第１固有周波数ｆｎ１との差は、第１固有周波数ｆｎ１と第２固有周波数ｆｎ２との差の１／２以下であることが好ましい。これにより、例えば、安定した発振が得られる。この場合において、第１固有周波数ｆｎ１は、素子部２５の複数の固有周波数ｆｎｎうちで最も低いことが好ましい。これにより、例えば、安定した発振が得られる。
【0053】
例えば、素子部２５の複数の固有周波数ｆｎｎのうちで、複数の固有周波数ｆｎｎの１つ（例えば第１固有周波数ｆｎ１）は、発振周波数ｆｏ１に最も近くて良い。素子部２５の複数の固有周波数ｆｎｎの別の１つ（例えば第２固有周波数ｆｎ２）は、複数の固有周波数ｆｎｎの上記の１つ（例えば第１固有周波数ｆｎ１）に最も近い。例えば、複数の固有周波数ｆｎｎの上記の１つと、発振周波数ｆｏ１と、の差は、複数の固有周波数ｆｎｎの上記の１つと、素子部２５の複数の固有周波数ｆｎｎの上記の別の１つと、の差の１／２以下であることが好ましい。
【0054】
複数の固有周波数ｆｎｎのうちの上記の１つ（発振周波数ｆｏ１に最も近い）が、複数の固有周波数ｆｎｎうちで最も低いことが好ましい。例えば、高次のモードにおいて固有状態が密になる。発振周波数ｆｏ１が低く、発振周波数ｆｏ１に対応する複数の固有周波数ｆｎｎのうちの上記の１つが低次であることで、不要なモードが抑制される。
【0055】
素子部２５の第１共振器１０は、例えば、非線形発振器（ＫＰＯ）として機能できる。
【0056】
実施形態に係る電子回路１１０及び発振器２１０おいて、複数の状態（例えば、第１状態及び第２状態）が形成可能である。これらの状態は、例えば、後述するように、制御用のプローブを素子部２５に近づけて、プローブにより素子部２５に交流電磁界（例えばマイクロ波）を印加することで形成できる。第１状態において、第１固有周波数ｆｎ１を有する第１交流信号（例えばマイクロ波）により素子部２５が励振される。第２状態において、第２固有周波数ｆｎ２を有する第２交流信号（例えばマイクロ波）により素子部２５が励振される。これらの状態における定在波が、別のプローブなどにより検出可能である。
【0057】
１つの例において、第１状態において、第１固有周波数ｆｎ１を有する第１交流信号に基づく交流電磁界（例えばマイクロ波）が素子部２５に印加される。これにより、励振が行われる。１つの例において、第２状態において、第２固有周波数ｆｎ２を有する第２交流信号に基づく交流電磁界が素子部２５に印加される。これらにより、励振が行われる。
【0058】
このような第１状態及び第２状態において、第１交流信号の強度は、第２交流信号の強度と実質的に同じであるとする。このような状態における素子部２５の発振特性の例について説明する。実用的に、第１交流信号の強度と第２交流信号の強度との差の絶対値は、第１交流信号の強度の１％以下で良い。第１交流信号の強度と第２交流信号の強度との差は、これらの交流信号を供給する回路の特性の変動、及び、回路と素子部との間に設けられる導電部材などの変動による差を含んで良い。
【0059】
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第１実施形態に係る電子回路の特性を例示する模式図である。
図７（ａ）は、第１状態ＳＴ１に対応する。図７（ｂ）は、第２状態ＳＴ２に対応する。これらの図は、これらの状態において、第２共振器２０に生じる定在波の特性を例示している。これらの図の横軸は、周波数ｆ０である。これらの図の縦軸は、検出される定在波の信号の強度Ｍ０に対応する。
図７（ａ）は、第１状態ＳＴ１に対応する。図７（ｂ）は、第２状態ＳＴ２に対応する。これらの図は、これらの状態において、第２共振器２０に生じる定在波の特性を例示している。これらの図の横軸は、周波数ｆ０である。これらの図の縦軸は、検出される定在波の信号の強度Ｍ０に対応する。
【0060】
図７（ａ）に示すように、第１状態ＳＴ１（第１固有周波数ｆｎ１を有する第１交流信号による励振）において、第２共振器２０に生じる定在波の電界振幅は、第１電界振幅（強度Ｍｍ１）である。図７（ｂ）に示すように、第２状態ＳＴ２（第２固有周波数ｆｎ２を有する第２交流信号による励振）において、第２共振器２０に生じる定在波の電界振幅は、第２電界振幅（強度Ｍｍ２）である。第２電界振幅（強度Ｍｍ２）の、第１電界振幅（強度Ｍｍ１）に対する比を第１比ｔａｎ（θ）とする。パラメータθ（度）は、－９０度以上０度以下とする。第１比ｔａｎ（θ）は、例えば、第１共振器１０と第２共振器２０との間における結合の強度に依存する。
【0061】
一方、第２固有周波数ｆｎ２の、第１固有周波数ｆｎ１に対する比を第２比ｓｉｎ（α）とする。パラメータα（度）は、０度以上９０度以下とする。
【0062】
上記のθ及びαは、第１共振器１０及び第２共振器２０を含む素子部２５におけるカップリングの特性を変更することで変化する。
【0063】
パラメータθは、例えば、結合していないときの共振器の周波数と、結合係数と、で定義される行列の固有ベクトルで定義される。パラメータθは、例えば、以下の第６式により表現できる。
【0064】
【数6】
【0065】
パラメータαは、素子部２５（結合共振器）の固有周波数の比で定義される。パラメータαは、例えば、以下の第７式により表現できる。
【0066】
【数7】
【0067】
第６式において、「ω’０１」は、第２共振器２０とのキャパシタンスＣｍ（相互キャパシタンス）を繰り込んだ第１共振器１０の共振周波数である。ＳＱＵＩＤの等価インダクタンスを「Ｌ１」とすると、１／ω０１’２＝Ｌ１（Ｃｘ１＋Ｃｍ）の関係が成立する。「Ｃｘ１」は、第１キャパシタンスＣ１の値である。「ω’０２」は、第１共振器１０とのキャパシタンスＣｍを繰り込んだ第２共振器２０の共振周波数である。１／ω０２’２＝Ｌ１（Ｃｘ２＋Ｃｍ）の関係が成立する。「Ｃｘ２」は、第２キャパシタンスＣ２の値である。「ｋ’」は、実効的な結合係数である。ｋ’＝Ｃｍ／{（Ｃｘ１＋Ｃｍ）（Ｃｘ２＋Ｃｍ）}１／２の関係が成立する。
【0068】
以下、パラメータθ及びパラメータαに関するシミュレーション結果の例について説明する。
【0069】
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第１実施形態に係る電子回路の特性を例示する模式図である。
これらの図の横軸は、パラメータθである。これらの図の縦軸は、パラメータαである。図８（ａ）及び図８（ｂ）において、発振周波数（第１交流信号の周波数の１／２）は、素子部２５（結合共振器）における複数の固有周波数のうちで一番低い周波数に近い。
これらの図の横軸は、パラメータθである。これらの図の縦軸は、パラメータαである。図８（ａ）及び図８（ｂ）において、発振周波数（第１交流信号の周波数の１／２）は、素子部２５（結合共振器）における複数の固有周波数のうちで一番低い周波数に近い。
【0070】
第１共振器１０及び第２共振器２０を含む素子部２５（結合共振器）における第１キャパシタンスＣ１の値を第１値とする。第２共振器２０が設けられない素子部２５（結合共振器）における第１キャパシタンスＣ１の値を第２値とする。第１共振器１０及び第２共振器２０を含む素子部２５（結合共振器）における、パラメトリックポンピングレートＰのカー係数に対する比は、第２共振器２０が設けられない素子部２５（結合共振器）における、パラメトリックポンピングレートＰのカー係数に対する比と同じに設定される。図８（ａ）の画像における濃度は、第１値の第２値に対する第１評価比ＲＲ１に対応する。第１評価比ＲＲ１が低いときに、画像の濃度が高い。第１評価比ＲＲ１が高いときに、画像の濃度が低い。
【0071】
図８（ａ）から分かるように、任意のパラメータθ及び任意のパラメータαにおいて、第１値の第２値に対する第１評価比ＲＲ１は、１未満である。第１共振器１０及び第２共振器２０を含む素子部２５においては、第２共振器２０が設けられない場合に比べて、第１キャパシタンスＣ１の値は小さくなる。実施形態によれば、小さい第１キャパシタンスＣ１の値が得られる。
【0072】
第１共振器１０及び第２共振器２０を含む素子部２５（結合共振器）のＫ／γを第３値とする。第２共振器２０が設けられない素子部２５（結合共振器）のＫ／γを第４値とする。「Ｋ」はカー係数である。「γ」は、損失レートである。上記のように、第１共振器１０及び第２共振器２０を含む素子部２５（結合共振器）における、パラメトリックポンピングレートＰのカー係数に対する比は、第２共振器２０が設けられない素子部２５（結合共振器）における、パラメトリックポンピングレートＰのカー係数に対する比と同じに設定される。比が同じに設定されたときに、Ｋ／γが高いことが好ましい。
【0073】
図８（ｂ）の画像における濃度は、第３値の第４値に対する第２評価比ＲＲ２に対応する。第２評価比ＲＲ２が低いときに、画像の濃度が高い。第２評価比ＲＲ２が高いときに、画像の濃度が低い。
【0074】
図８（ｂ）から分かるように、第２評価比ＲＲ２が１を超える領域が存在する。すなわち、第１共振器１０及び第２共振器２０を含む素子部２５においては、第２共振器２０が設けられない場合に比べて、Ｋ／γの値を大きくすることができる。
【0075】
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１実施形態に係る電子回路の特性を例示する模式図である。
図９（ａ）及び図９（ｂ）において、発振周波数（第１交流信号の周波数の１／２）は、素子部２５（結合共振器）における複数の発振周波数のうちで二番目に低い周波数に近い。
図９（ａ）及び図９（ｂ）において、発振周波数（第１交流信号の周波数の１／２）は、素子部２５（結合共振器）における複数の発振周波数のうちで二番目に低い周波数に近い。
【0076】
図９（ａ）の画像における濃度は、上記の第１評価比ＲＲ１に対応する。第１評価比ＲＲ１が低いときに、画像の濃度が高い。第１評価比ＲＲ１が高いときに、画像の濃度が低い。
【0077】
図９（ａ）から分かるように、任意のパラメータθ及び任意のパラメータαにおいて、第１値の第２値に対する第１評価比ＲＲ１は、１未満である。第１共振器１０及び第２共振器２０を含む素子部２５においては、第２共振器２０が設けられない場合に比べて、第１キャパシタンスＣ１の値は小さくなる。実施形態によれば、小さい第１キャパシタンスＣ１の値が得られる。
【0078】
図９（ｂ）の画像における濃度は、上記の第２評価比ＲＲ２に対応する。第２評価比ＲＲ２が低いときに、画像の濃度が高い。第２評価比ＲＲ２が高いときに、画像の濃度が低い。
【0079】
図９（ｂ）から分かるように、第２評価比ＲＲ２が１を超える領域が存在する。すなわち、第１共振器１０及び第２共振器２０を含む素子部２５においては、第２共振器２０が設けられない場合に比べて、Ｋ／γの値を大きくすることができる。
【0080】
図１０～図１３は、第１実施形態に係る電子回路の特性を例示する模式図である。
図１０において、図８（ｂ）と同じ画像中に、好ましい領域ＰＲが例示される。図１１において、図８（ａ）と同じ画像中に、好ましい領域ＰＲが例示される。図１２において、図９（ｂ）と同じ画像中に、好ましい領域ＰＲが例示される。図１３において、図９（ａ）と同じ画像中に、好ましい領域ＰＲが例示される。
図１０において、図８（ｂ）と同じ画像中に、好ましい領域ＰＲが例示される。図１１において、図８（ａ）と同じ画像中に、好ましい領域ＰＲが例示される。図１２において、図９（ｂ）と同じ画像中に、好ましい領域ＰＲが例示される。図１３において、図９（ａ）と同じ画像中に、好ましい領域ＰＲが例示される。
【0081】
図１０に示すように、パラメータαは、パラメータθの－２／３倍よりも大きいことが好ましい。これにより、例えば、損失の低減が容易になる。
【0082】
図１１に示すように、パラメータαは、パラメータθの－９／５倍よりも小さいことが好ましい。これにより、例えば、小型化が容易になる。
【0083】
図１２に示すように、例えば、パラメータθは、－３５度よりも小さいことが好ましい。または、パラメータαは、パラメータθと９０度との和よりも大きいことが好ましい。これにより、例えば、損失の低減が容易になる。
【0084】
図１３に示すように、例えば、パラメータθは、－４５度よりも大きいことが好ましい。または、パラメータαは、パラメータθの９０／７５倍と、１０８度と、の和よりも大きいことが好ましい。これにより、例えば、小型化が容易になる。
【0085】
図１４は、電子回路の評価状態を例示する模式斜視図である。
図１４は、パラメータθ及びパラメータαの導出の状態の例を示している。この例では、第２導電部２２に複数の穴が設けられる。１つの穴を介して、第１プローブ４１が第１導電部２１に対向される。別の穴を介して、第２プローブ４２が第１導電部２１に対向される。例えば、第１プローブ４１に交流信号（例えばマイクロ波）が供給されることで励振が行われる。交流信号の条件を変更することで、上記の第１状態ＳＴ１及び第２状態ＳＴ２が形成できる。この際に、第１導電部材６０を介して第１電流経路１６ａ及び第２電流経路１６ｂで囲まれた空間ＳＰ（例えば、ＳＱＵＩＤループ）に直流磁界が印加されても良い。この直流磁界は、例えば、ｃｏｓ（π・Φ／Φ０）＜０．９５を満たす磁界である。Φは、ＳＱＵＩＤループの中の磁束である。「Φ０」は、磁束量子である。「π」は、円周率である。第１プローブ４１及び第２プローブ４２として、同軸線が用いられて良い。同軸線は、例えば、中心導体と、中心導体の周りの外部導体と、を含む。これらのプローブは、例えば、中心導体である。
図１４は、パラメータθ及びパラメータαの導出の状態の例を示している。この例では、第２導電部２２に複数の穴が設けられる。１つの穴を介して、第１プローブ４１が第１導電部２１に対向される。別の穴を介して、第２プローブ４２が第１導電部２１に対向される。例えば、第１プローブ４１に交流信号（例えばマイクロ波）が供給されることで励振が行われる。交流信号の条件を変更することで、上記の第１状態ＳＴ１及び第２状態ＳＴ２が形成できる。この際に、第１導電部材６０を介して第１電流経路１６ａ及び第２電流経路１６ｂで囲まれた空間ＳＰ（例えば、ＳＱＵＩＤループ）に直流磁界が印加されても良い。この直流磁界は、例えば、ｃｏｓ（π・Φ／Φ０）＜０．９５を満たす磁界である。Φは、ＳＱＵＩＤループの中の磁束である。「Φ０」は、磁束量子である。「π」は、円周率である。第１プローブ４１及び第２プローブ４２として、同軸線が用いられて良い。同軸線は、例えば、中心導体と、中心導体の周りの外部導体と、を含む。これらのプローブは、例えば、中心導体である。
【0086】
例えば、第２プローブ４２を用いることで、第２共振器２０に生じる定在波が検出できる。実施形態において、パラメータθ及びパラメータαの導出（測定）の方法は、種々の変形が可能である。
【0087】
図１５～図１７は、第１実施形態に係る電子回路を例示する模式的断面図である。
これらの図は、図１のＡ１－Ａ２線断面図に対応する断面図である。
図１５に示すように、実施形態に係る電子回路１１１においては、第２導電部２２の複数の領域の間に、第１共振器１０が設けられる。例えば、第２導電部２２の複数の領域の間に、基体１０ｓが設けられる。
これらの図は、図１のＡ１－Ａ２線断面図に対応する断面図である。
図１５に示すように、実施形態に係る電子回路１１１においては、第２導電部２２の複数の領域の間に、第１共振器１０が設けられる。例えば、第２導電部２２の複数の領域の間に、基体１０ｓが設けられる。
【0088】
図１６に示すように、実施形態に係る電子回路１１２においては、導電部材２４が設けられる。導電部材２４と導電部材２３との間に、基体１０ｓ、第１共振器１０及び第１導電部２１が設けられる。導電部材２４は、例えば、第２導電部端２２ａと接続される。
【0089】
図１７に示すように、実施形態に係る電子回路１１３においては、第２導電部２２（例えば、第２導電部端２２ａ）は、第２導電層１２と電気的に接続される。
【0090】
電子回路１１１～１１３における上記以外の構成は、電子回路１１０と同様で良い。電子回路１１１～１１３においても、小型化が可能な電子回路及び発振器を提供できる。
【0091】
図１８は、第１実施形態に係る電子回路を例示する模式斜視図である。
図１８に示すように、実施形態に係る電子回路１１４は、第１導電部材６０を含む。電子回路１１４における第１導電部材６０の形状は電子回路１１０におけるそれとは異なる。これを除く電子回路１１４の構成は、電子回路１１０の構成と同様で良い。
図１８に示すように、実施形態に係る電子回路１１４は、第１導電部材６０を含む。電子回路１１４における第１導電部材６０の形状は電子回路１１０におけるそれとは異なる。これを除く電子回路１１４の構成は、電子回路１１０の構成と同様で良い。
【0092】
電子回路１１４において、第１導電部材６０は、Ｚ軸方向（第１方向）に沿って延びる部分を含む。この例においても、第１導電部材６０の少なくとも一部の第１方向（Ｚ軸方向）における位置は、第１共振器１０の第１方向（Ｚ軸方向）における位置と、第２共振器２０の第１方向（Ｚ軸方向）における位置と、の間にある。電子回路１１４においても、サイズを小さくできる。小型化が可能な電子回路及び発振器が提供できる。
【0093】
（第２実施形態）
図１９は、第２実施形態に係る計算装置を例示する模式斜視図である。
図２０は、第２実施形態に係る計算装置を例示する模式図である。
図１９に示すように、実施形態に係る計算装置３１０は、第１実施形態に記載した発振器２１０を含む。発振器２１０は、複数の電子回路（例えば、電子回路１１０～１１４など）を含む。
図１９は、第２実施形態に係る計算装置を例示する模式斜視図である。
図２０は、第２実施形態に係る計算装置を例示する模式図である。
図１９に示すように、実施形態に係る計算装置３１０は、第１実施形態に記載した発振器２１０を含む。発振器２１０は、複数の電子回路（例えば、電子回路１１０～１１４など）を含む。
【0094】
例えば、図２０に示すように、計算装置３１０は、カプラ８０を含んで良い。カプラ８０は、複数の電子回路（例えば電子回路１１０）の１つと、複数の電子回路（例えば電子回路１１０）の別の１つと、をカップリングする。カプラ８０は、チューナブルカプラである。カプラ８０は、複数の発振器２１０の１つと、複数の発振器２１０の別の１つと、をカップリングする。カプラ８０は、チューナブルカプラである。
【0095】
例えば、複数の発振器２１０は、第１～第４発振器２１０Ａ～２１０Ｄを含む。この例では、複数のカプラ８０が設けられている。例えば、複数のカプラ８０は、第１～第４カプラ８０Ａ～８０Ｄを含む。
【0096】
第１カプラ８０Ａは、第１発振器２１０Ａと第２発振器２１０Ｂとをカップリングする。第２カプラ８０Ｂは、第１発振器２１０Ａと第３発振器２１０Ｃとをカップリングする。第３カプラ８０Ｃは、第２発振器２１０Ｂと第４発振器２１０Ｄとをカップリングする。第４カプラ８０Ｄは、第３発振器２１０Ｃと第４発振器２１０Ｄとをカップリングする。
【0097】
複数の発振器２１０のそれぞれは、例えば、第１導電部材６０を含んで良い。複数の発振器２１０のそれぞれが、制御部７０をさらに含んでも良い。複数の発振器２１０が、１つの制御部７０をさらに含んでも良い。複数の発振器２１０のそれぞれは、例えば、読み出し部８５と接続される。読み出し部８５は、制御部７０に含まれても良い。
【0098】
カプラ８０は、複数の発振器２１０のカップリングの強度を調整できる。カプラ８０は、例えば、ｄｃ ＳＱＵＩＤを含むマイクロ波導波路共振器を含む。
【0099】
例えば、計算装置３１０において、組み合わせ最適化問題（イジング問題）を解く場合、カップリング強度及び外場強度は、与えられた問題に応じて設定される。例えば、複数の発振器２１０のポンプパワーがゼロから増加させて、複数の発振器２１０を発振させる。これにより、問題を解くことができる。
【0100】
実施形態において、例えば、カップリング強度、外場強度、及び、ポンプ強度を制御することにより、量子ゲート操作を実行することができる。量子ゲート操作において、複数の発振器２１０のそれぞれにおける２つの安定発振状態が、量子ビットの０状態または１状態とされる。
【0101】
実施形態は、以下の構成（例えば技術案）を含んで良い。
（構成１）
第１導電層と、
第２導電層と、
第１ジョセフソン接合を含む第１電流経路であって、前記第１電流経路は、第１端部及び第２端部を含み、前記第１端部は、前記第１導電層と接続され、前記第２端部は、前記第２導電層と接続された、前記第１電流経路と、
第２ジョセフソン接合を含む第２電流経路であって、前記第２電流経路は、第３端部及び第４端部を含み、前記第３端部は、前記第１導電層と接続され、前記第４端部は、前記第２導電層と接続された、前記第２電流経路と、
を含む第１共振器と、
前記第１共振器と電磁界結合可能な第２共振器と、
を含む素子部を備えた電子回路。
（構成１）
第１導電層と、
第２導電層と、
第１ジョセフソン接合を含む第１電流経路であって、前記第１電流経路は、第１端部及び第２端部を含み、前記第１端部は、前記第１導電層と接続され、前記第２端部は、前記第２導電層と接続された、前記第１電流経路と、
第２ジョセフソン接合を含む第２電流経路であって、前記第２電流経路は、第３端部及び第４端部を含み、前記第３端部は、前記第１導電層と接続され、前記第４端部は、前記第２導電層と接続された、前記第２電流経路と、
を含む第１共振器と、
前記第１共振器と電磁界結合可能な第２共振器と、
を含む素子部を備えた電子回路。
【0102】
（構成２）
前記第１共振器は、非線形共振器であり、
前記第２共振器は、線形共振器である、構成１に記載の電子回路。
前記第１共振器は、非線形共振器であり、
前記第２共振器は、線形共振器である、構成１に記載の電子回路。
【0103】
（構成３）
前記第１共振器から前記第２共振器への方向は、前記第１電流経路及び前記第２電流経路を含む第１平面と交差する第１方向に沿う、構成１または２に記載の電子回路。
前記第１共振器から前記第２共振器への方向は、前記第１電流経路及び前記第２電流経路を含む第１平面と交差する第１方向に沿う、構成１または２に記載の電子回路。
【0104】
（構成４）
前記素子部は、第１面を含む基体を含み、
前記第１導電層、前記第１電流経路及び前記第２電流経路は、前記第１面に設けられ、
前記第１共振器から前記第２共振器への方向は、前記第１面と交差する第１方向に沿う、構成１または２に記載の電子回路。
前記素子部は、第１面を含む基体を含み、
前記第１導電層、前記第１電流経路及び前記第２電流経路は、前記第１面に設けられ、
前記第１共振器から前記第２共振器への方向は、前記第１面と交差する第１方向に沿う、構成１または２に記載の電子回路。
【0105】
（構成５）
前記第２共振器は、第１導電部と、第２導電部と、を含み、
前記第１導電部の前記第１方向における長さは、前記第１導電部の前記第１方向と交差する方向における長さよりも長く、
前記第２導電部は、前記第１面に沿う第１平面において、前記第１導電部の周りに設けられた、構成４に記載の電子回路。
前記第２共振器は、第１導電部と、第２導電部と、を含み、
前記第１導電部の前記第１方向における長さは、前記第１導電部の前記第１方向と交差する方向における長さよりも長く、
前記第２導電部は、前記第１面に沿う第１平面において、前記第１導電部の周りに設けられた、構成４に記載の電子回路。
【0106】
（構成６）
前記第２共振器は、超伝導体を含む同軸共振器であり、
前記同軸共振器の軸は、前記第１方向に沿っている、構成３または４に記載の電子回路。
前記第２共振器は、超伝導体を含む同軸共振器であり、
前記同軸共振器の軸は、前記第１方向に沿っている、構成３または４に記載の電子回路。
【0107】
（構成７）
前記第２導電層は、前記第１面に沿う第１平面に沿って前記第１導電層の周りに設けられた、構成４に記載の電子回路。
前記第２導電層は、前記第１面に沿う第１平面に沿って前記第１導電層の周りに設けられた、構成４に記載の電子回路。
【0108】
（構成８）
第１導電部材をさらに備え、
前記第１導電部材の少なくとも一部は、前記第１平面に沿い、
前記少なくとも一部の前記第１方向における位置は、前記第１共振器の前記第１方向における位置と、前記第２共振器の前記第１方向における位置と、の間にある、構成５～７のいずれか１つに記載の電子回路。
第１導電部材をさらに備え、
前記第１導電部材の少なくとも一部は、前記第１平面に沿い、
前記少なくとも一部の前記第１方向における位置は、前記第１共振器の前記第１方向における位置と、前記第２共振器の前記第１方向における位置と、の間にある、構成５～７のいずれか１つに記載の電子回路。
【0109】
（構成９）
前記第１共振器及び前記第２共振器により、量子ビットが形成される、構成１～８のいずれか１つに記載の電子回路。
前記第１共振器及び前記第２共振器により、量子ビットが形成される、構成１～８のいずれか１つに記載の電子回路。
【0110】
（構成１０）
構成１～７のいずれか１つに記載の電子回路と、
制御部と、
備え、
前記電子回路は、第１導電部材をさらに含み、
前記制御部は、前記第１導電部材に電気信号を供給可能であり、
前記第１導電部材に供給される前記電気信号に応じて前記第１導電部材から生じる磁界が通過する空間の周りに前記第１電流経路及び前記第２電流経路がある、発振器。
構成１～７のいずれか１つに記載の電子回路と、
制御部と、
備え、
前記電子回路は、第１導電部材をさらに含み、
前記制御部は、前記第１導電部材に電気信号を供給可能であり、
前記第１導電部材に供給される前記電気信号に応じて前記第１導電部材から生じる磁界が通過する空間の周りに前記第１電流経路及び前記第２電流経路がある、発振器。
【0111】
（構成１１）
前記第１導電部材の少なくとも一部は、前記第１電流経路及び前記第２電流経路を含む平面に沿い、
前記少なくとも一部の前記第１方向における位置は、前記第１共振器の前記第１方向における位置と、前記第２共振器の前記第１方向における位置と、の間にある、構成１０に記載の発振器。
前記第１導電部材の少なくとも一部は、前記第１電流経路及び前記第２電流経路を含む平面に沿い、
前記少なくとも一部の前記第１方向における位置は、前記第１共振器の前記第１方向における位置と、前記第２共振器の前記第１方向における位置と、の間にある、構成１０に記載の発振器。
【0112】
（構成１２）
前記制御部は、前記電気信号の交流成分の周波数を変更可能であり、
前記制御部が前記第１導電部材に電気信号を供給したときに、前記素子部は発振し、
前記素子部の発振周波数は、前記交流成分の前記周波数の１／２である、構成１１に記載の発振器。
前記制御部は、前記電気信号の交流成分の周波数を変更可能であり、
前記制御部が前記第１導電部材に電気信号を供給したときに、前記素子部は発振し、
前記素子部の発振周波数は、前記交流成分の前記周波数の１／２である、構成１１に記載の発振器。
【0113】
（構成１３）
前記発振周波数と、前記素子部の複数の固有周波数の１つとの差は、前記第１共振器のカー係数に対応する周波数の１０倍以下である、構成１２に記載の発振器。
前記発振周波数と、前記素子部の複数の固有周波数の１つとの差は、前記第１共振器のカー係数に対応する周波数の１０倍以下である、構成１２に記載の発振器。
【0114】
（構成１４）
前記素子部の複数の固有周波数は、第１固有周波数と、第２固有周波数と、を含み、
前記第２固有周波数は、前記複数の固有周波数のうちで前記第１固有周波数に最も近く、
前記発振周波数と前記第１固有周波数との差は、前記第１固有周波数と前記第２固有周波数との差の１／２以下である、構成１２に記載の発振器。
前記素子部の複数の固有周波数は、第１固有周波数と、第２固有周波数と、を含み、
前記第２固有周波数は、前記複数の固有周波数のうちで前記第１固有周波数に最も近く、
前記発振周波数と前記第１固有周波数との差は、前記第１固有周波数と前記第２固有周波数との差の１／２以下である、構成１２に記載の発振器。
【0115】
（構成１５）
前記第１固有周波数は、前記素子部の複数の固有周波数うちで最も低い、構成１４に記載の発振器。
前記第１固有周波数は、前記素子部の複数の固有周波数うちで最も低い、構成１４に記載の発振器。
【0116】
（構成１６）
前記第１固有周波数を有する第１交流信号に基づく交流電磁界が前記素子部に印加される第１状態と、前記第２固有周波数を有する第２交流信号に基づく交流電磁界が前記素子部に印加される第２状態と、が形成可能であり、
前記第１交流信号の強度は、前記第２交流信号の強度と実質的に同じであり、
前記第２状態において前記第２共振器に生じる定在波の第２電界振幅の、前記第１状態において前記第２共振器に生じる定在波の第１電界振幅に対する比は、ｔａｎ（θ）であり、前記θ（度）は、－９０度以上０度以下であり、
前記第２固有周波数の、前記第１固有周波数に対する比は、ｓｉｎ（α）であり、前記α（度）は、０度以上９０度以下であり、
前記αは、前記θの－２／３倍よりも大きい、構成１５に記載の発振器。
前記第１固有周波数を有する第１交流信号に基づく交流電磁界が前記素子部に印加される第１状態と、前記第２固有周波数を有する第２交流信号に基づく交流電磁界が前記素子部に印加される第２状態と、が形成可能であり、
前記第１交流信号の強度は、前記第２交流信号の強度と実質的に同じであり、
前記第２状態において前記第２共振器に生じる定在波の第２電界振幅の、前記第１状態において前記第２共振器に生じる定在波の第１電界振幅に対する比は、ｔａｎ（θ）であり、前記θ（度）は、－９０度以上０度以下であり、
前記第２固有周波数の、前記第１固有周波数に対する比は、ｓｉｎ（α）であり、前記α（度）は、０度以上９０度以下であり、
前記αは、前記θの－２／３倍よりも大きい、構成１５に記載の発振器。
【0117】
（構成１７）
前記第１固有周波数を有する第１交流信号に基づく交流電磁界が前記素子部に印加される第１状態と、前記第２固有周波数を有する第２交流信号に基づく交流電磁界が前記素子部に印加される第２状態と、が形成可能であり、
前記第１交流信号の強度は、前記第２交流信号の強度と実質的に同じであり、
前記第２状態において前記第２共振器に生じる定在波の第２電界振幅の、前記第１状態において前記第２共振器に生じる定在波の第１電界振幅に対する比は、ｔａｎ（θ）であり、前記θ（度）は、－９０度以上０度以下であり、
前記第２固有周波数の、前記第１固有周波数に対する比は、ｓｉｎ（α）であり、前記α（度）は、０度以上９０度以下であり、
前記αは、前記θの－９／５倍よりも小さい、構成１５に記載の発振器。
前記第１固有周波数を有する第１交流信号に基づく交流電磁界が前記素子部に印加される第１状態と、前記第２固有周波数を有する第２交流信号に基づく交流電磁界が前記素子部に印加される第２状態と、が形成可能であり、
前記第１交流信号の強度は、前記第２交流信号の強度と実質的に同じであり、
前記第２状態において前記第２共振器に生じる定在波の第２電界振幅の、前記第１状態において前記第２共振器に生じる定在波の第１電界振幅に対する比は、ｔａｎ（θ）であり、前記θ（度）は、－９０度以上０度以下であり、
前記第２固有周波数の、前記第１固有周波数に対する比は、ｓｉｎ（α）であり、前記α（度）は、０度以上９０度以下であり、
前記αは、前記θの－９／５倍よりも小さい、構成１５に記載の発振器。
【0118】
（構成１８）
前記第１固有周波数を有する第１交流信号に基づく交流電磁界が前記素子部に印加される第１状態と、前記第２固有周波数を有する第２交流信号に基づく交流電磁界が前記素子部に印加される第２状態と、が形成可能であり、
前記第１交流信号の強度は、前記第２交流信号の強度と実質的に同じであり、
前記第２状態において前記第２共振器に生じる定在波の第２電界振幅の、前記第１状態において前記第２共振器に生じる定在波の第１電界振幅に対する比は、ｔａｎ（θ）であり、前記θ（度）は、－９０度以上０度以下であり、
前記第２固有周波数の、前記第１固有周波数に対する比は、ｓｉｎ（α）であり、前記α（度）は、０度以上９０度以下であり、
前記θは、－３５度よりも小さい、または、前記αは、前記θと９０度との和よりも大きい、構成１５に記載の発振器。
前記第１固有周波数を有する第１交流信号に基づく交流電磁界が前記素子部に印加される第１状態と、前記第２固有周波数を有する第２交流信号に基づく交流電磁界が前記素子部に印加される第２状態と、が形成可能であり、
前記第１交流信号の強度は、前記第２交流信号の強度と実質的に同じであり、
前記第２状態において前記第２共振器に生じる定在波の第２電界振幅の、前記第１状態において前記第２共振器に生じる定在波の第１電界振幅に対する比は、ｔａｎ（θ）であり、前記θ（度）は、－９０度以上０度以下であり、
前記第２固有周波数の、前記第１固有周波数に対する比は、ｓｉｎ（α）であり、前記α（度）は、０度以上９０度以下であり、
前記θは、－３５度よりも小さい、または、前記αは、前記θと９０度との和よりも大きい、構成１５に記載の発振器。
【0119】
（構成１９）
前記第１固有周波数を有する第１交流信号に基づく交流電磁界が前記素子部に印加される第１状態と、前記第２固有周波数を有する第２交流信号に基づく交流電磁界が前記素子部に印加される第２状態と、が形成可能であり、
前記第１交流信号の強度は、前記第２交流信号の強度と実質的に同じであり、
前記第２状態において前記第２共振器に生じる定在波の第２電界振幅の、前記第１状態において前記第２共振器に生じる定在波の第１電界振幅に対する比は、ｔａｎ（θ）であり、前記θ（度）は、－９０度以上０度以下であり、
前記第２固有周波数の、前記第１固有周波数に対する比は、ｓｉｎ（α）であり、前記α（度）は、０度以上９０度以下であり、
前記θは、－４５度よりも大きい、または、前記αは、前記θの９０／７５倍と、１０８度と、の和よりも大きい、構成１５に記載の発振器。
前記第１固有周波数を有する第１交流信号に基づく交流電磁界が前記素子部に印加される第１状態と、前記第２固有周波数を有する第２交流信号に基づく交流電磁界が前記素子部に印加される第２状態と、が形成可能であり、
前記第１交流信号の強度は、前記第２交流信号の強度と実質的に同じであり、
前記第２状態において前記第２共振器に生じる定在波の第２電界振幅の、前記第１状態において前記第２共振器に生じる定在波の第１電界振幅に対する比は、ｔａｎ（θ）であり、前記θ（度）は、－９０度以上０度以下であり、
前記第２固有周波数の、前記第１固有周波数に対する比は、ｓｉｎ（α）であり、前記α（度）は、０度以上９０度以下であり、
前記θは、－４５度よりも大きい、または、前記αは、前記θの９０／７５倍と、１０８度と、の和よりも大きい、構成１５に記載の発振器。
【0120】
（構成２０）
構成１１～１９のいずれか１つに記載の発振器と、
カプラと、
を備え、
前記発振器は、複数の前記電子回路を含み、
前記カプラは、前記複数の電子回路の１つと、前記複数の電子回路の別の１つと、をカップリングする、計算装置。
構成１１～１９のいずれか１つに記載の発振器と、
カプラと、
を備え、
前記発振器は、複数の前記電子回路を含み、
前記カプラは、前記複数の電子回路の１つと、前記複数の電子回路の別の１つと、をカップリングする、計算装置。
【0121】
実施形態によれば、小型化が可能な電子回路、発振器及び計算装置を提供できる。
【0122】
以上、例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの例に限定されるものではない。例えば、電子回路、発振器または計算装置に含まれる導電層、電流経路、導電部、導電部材及び制御部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【0123】
各例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【0124】
本発明の実施の形態として上述した電子回路、発振器及び計算装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての電子回路、発振器及び計算装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【0125】
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【0126】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0127】
１０…共振器、 １０ｆ…第１面、 １０ｓ…基体、 １１、１２…第１、第２導電層、 １６ａ、１６ｂ…第１、第２電流経路、 １６ｉ、１６ｊ…絶縁層、 ２０…第２共振器、 ２１、２２…第１、第２導電部、 ２１ａ、２２ａ…第１、第２導電部端、 ２１ｂ、２２ｂ…第１、第２導電部他端、 ２３、２４…導電部材、 ２５…素子部、 ４１、４２…第１、第２プローブ、 ６０…第１導電部材、 ７０…制御部、 ８０…カプラ、 ８０Ａ～８０Ｄ…第１～第４カプラ、 α、θ…パラメータ、 １１０～１１４…電子回路、 ２１０…発振器、 ２１０Ａ～２１０Ｄ…第１～第４発振器、 ３１０…計算装置、 Ｃ１、Ｃ２…第１、第２キャパシタンス、 ＣＰ１、ＣＰ２…第１、第２接続点、 Ｃｍ…キャパシタンス、 Ｉ１、Ｉ２…第１、第２電流、 Ｊ１、Ｊ２…第１、第２ジョセフソン接合、 Ｌ２…インダクタンス、 Ｌ２１…長さ、 Ｍ０…強度、 Ｍｍ１、Ｍｍ２…強度、 Ｍｏ１…発振強度、 ＳＰ…空間、 ＳＴ１、ＳＴ２…第１、第２状態、 Ｖ１、Ｖ２…第１、第２電圧、 Ｗ２１…長さ、 ｅ１～ｅ４…第１～第４端部、 ｆ０…周波数、 ｆｎ１、ｆｎ２…第１、第２固有周波数、 ｆｎｎ…固有周波数、 ｆｏ１…発振周波数、 ｇ１～ｇ４…第１～第４他端部、 ｐ１～ｐ４…第１～第４部分
【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】