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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】2024-10-07
(45)【発行日】2024-10-16
(54)【発明の名称】量子デバイスの製造方法
(51)【国際特許分類】
H10N 60/80 20230101AFI20241008BHJP
H01L 21/60 20060101ALI20241008BHJP
H01L 23/12 20060101ALI20241008BHJP
【ＦＩ】
H10N60/80 A
H01L21/60 301A
H01L23/12 F
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020130625
(22)【出願日】2020-07-31
(65)【公開番号】P2022026927
(43)【公開日】2022-02-10
【審査請求日】2023-06-07
【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）平成３０年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「高効率・高速処理を可能とするＡＩチップ・次世代コンピューティングの技術開発／次世代コンピューティング技術の開発」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】000004237
【氏名又は名称】日本電気株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103894
【弁理士】
【氏名又は名称】家入 健
(72)【発明者】
【氏名】山道 智博
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 英行
(72)【発明者】
【氏名】橋本 義仁
(72)【発明者】
【氏名】内山 愛子
【審査官】脇水 佳弘
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１７８０１８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開昭６０－１７０９４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３４０３３６（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ１０Ｎ ６０／８０
Ｈ０１Ｌ ２１／６０
Ｈ０１Ｌ ２３／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
台座の主面に形成された凹部において吸引口が量子チップの底面に位置するように、前記台座に吸引管を取り付けるステップと、前記凹部に対向するように前記台座の主面に前記量子チップを配置するステップと、
前記吸引管を介して前記量子チップを吸引することにより、前記吸引管の吸引口に前記量子チップを吸着させるステップと、
前記量子チップの信号線と、前記台座に配置された導波路とを、ボンディングワイヤによって電気的に接続するステップと、
前記台座から前記吸引管を取りはずすステップと、
を備えた、量子デバイスの製造方法であって、
前記量子チップを配置するステップでは、平面視して前記量子チップの全てが前記凹部の開口部に含まれるように、且つ、前記量子チップが前記吸引管のみによって支持されるように、当該量子チップを配置する、
量子デバイスの製造方法。
【請求項2】
前記吸引管は、前記台座と同じ金属材料によって構成されている、
請求項１に記載の量子デバイスの製造方法。
【請求項3】
前記台座から前記吸引管を取りはずすステップの後、前記量子チップは、ボンディングワイヤのみによって支持されている、
請求項１に記載の量子デバイスの製造方法。
【請求項4】
前記量子チップは、少なくとも一部が超伝導材料によって構成されている、請求項１に記載の量子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ホルダ、量子デバイス、及び、量子デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的に、量子計算機を構成する超伝導回路は、超伝導体と当該超伝導体が蒸着された絶縁体とを備えた量子チップに実装される。そして、量子チップは、外部の電磁的な擾乱を受けないようにするため、金属製のホルダに格納される。このとき、量子チップは、接着剤等によってホルダに固定され、量子チップの信号線と、ホルダ上に設けられた導波路（又は、ホルダ上に設けられたＰＣＢに含まれる導波路）とは、ボンディングワイヤ等によって電気的に接続される。
【0003】
しかしながら、このような構造では、量子チップに接するホルダの金属面と、量子チップに形成された超伝導体と、によってキャパシタが形成されてしまうため、誘電ロスによって内部Ｑ値が低下したりボックス共振が発生したりしてしまうという課題があった。つまり、このような構造では、量子チップの品質が低下してしまうという課題があった。
【0004】
このような課題に対する解決策は、例えば非特許文献１に開示されている。非特許文献１には、量子チップに形成された超伝導体に対向するホルダの金属面のうち、量子チップの四隅を支える金属面以外の金属面を座繰り加工によって削減することが開示されている。座繰り加工により、量子チップに接するホルダの金属面と、量子チップに形成された超伝導体と、によるキャパシタの形成が抑制されるため、誘電ロスによって内部Ｑ値が低下したりボックス共振が発生したりするのを防ぐことができる。
【0005】
しかしながら、非特許文献１の構造では、量子チップが、座繰り加工によって形成された空間領域に落下したり、傾いて配置されたりする恐れがある。つまり、非特許文献１の構造では、量子チップの安定性を確保するのが困難であるという課題があった。
【0006】
このような課題に対する解決策は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１には、チップ搭載面に開口する真空吸着孔が設けられたボンディングステージが開示されている。このボンディングステージは、真空ポンプを用いて真空吸着孔を介して真空吸着を行うことにより、チップ搭載面に搭載されたチップを固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２０００－２１６１７２号公報
【非特許文献】
【0008】
【文献】B. Lienhard, et. al., arXiv:1906.05425v1 [quant-ph] 12 Jun 2019, Microwave Packaging for Superconducting Qubits
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
特許文献１の構造では、真空吸着孔を形成する周囲の金属と、量子チップに形成された超伝導体と、によってキャパシタが形成されてしまうため、依然として、誘電ロスによって内部Ｑ値が低下したりボックス共振が発生したりしてしまうという課題があった。つまり、特許文献１では、依然として量子チップの品質が低下してしまう、という課題があった。
【0010】
本開示の目的の一つは、上述した課題を解決するホルダ、量子デバイス、及び、量子デバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
一実施の形態によれば、量子デバイスは、量子チップと、ホルダと、を備え、前記ホルダは、台座と、前記量子チップに対向するように前記台座の主面に形成された凹部と、前記凹部において開口部が前記量子チップの底面に位置するように設けられた管と、を備える。
【0012】
一実施の形態によれば、ホルダは、台座と、前記量子チップに対向するように前記台座の主面に形成された凹部と、前記凹部において開口部が前記量子チップの底面に位置するように設けられた管と、を備える。
【0013】
一実施の形態によれば、量子デバイスの製造方法は、台座の主面に形成された凹部において吸引口が量子チップの底面に位置するように、前記台座に吸引管を取り付けるステップと、前記凹部に対向するように前記台座の主面に前記量子チップを配置するステップと、前記吸引管を介して前記量子チップを吸引することにより、前記吸引管の吸引口に前記量子チップを吸着させるステップと、前記量子チップの信号線と、前記台座に配置された導波路とを、電気的に接続するステップと、前記台座から前記吸引管を取りはずすステップと、を備える。
【発明の効果】
【0014】
前記一実施の形態によれば、搭載される量子チップの安定性を確保しつつ、量子チップの品質を向上させることが可能なホルダ、量子デバイス、及び、量子デバイスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】実施の形態１に係るホルダの一例を示す概略平面図及び概略断面図である。
【図4】実施の形態２に係るホルダの一例を示す概略平面図及び概略断面図である。
【図7】実施の形態３に係るホルダの第１形態を示す概略平面図及び概略断面図である。
【図8】実施の形態３に係るホルダの第２形態を示す概略平面図及び概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について説明する。なお、図面は簡略的なものであるから、この図面の記載を根拠として実施の形態の技術的範囲を狭く解釈してはならない。また、同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【0017】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明する。ただし、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【0018】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（動作ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等（個数、数値、量、範囲等を含む）についても同様である。
【0019】
以下、量子コンピューティングとは、量子力学的な現象（量子ビット）を用いてデータを操作する領域のことである。量子力学的な現象とは、複数の状態の重ね合わせ（量子変数が複数の異なる状態を同時にとること）、もつれ（複数の量子変数が空間または時間に関わらず関係する状態）などである。量子チップには、量子ビットを生成する量子回路が設けられている。
【0020】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係るホルダ１の一例を示す概略平面図及び概略断面図である。なお、図１の概略断面図は、図１の概略平面図のＩ―Ｉ’部分を切り出して横方向（ｘ軸方向）から見たものである。
図１は、実施の形態１に係るホルダ１の一例を示す概略平面図及び概略断面図である。なお、図１の概略断面図は、図１の概略平面図のＩ―Ｉ’部分を切り出して横方向（ｘ軸方向）から見たものである。
【0021】
ホルダ１は、量子チップ５１を格納する装置であって、外部の電磁的な攪乱から量子チップ５１を保護する役割を果たす。量子チップ５１は、超伝導体と、当該超伝導体が蒸着された絶縁体と、を少なくとも備え、極低温の環境下に置かれることで、超伝導現象を利用した動作を実現することができる。以下、具体的に説明する。
【0022】
なお、以下の説明において、超伝導材料とは、例えば、ニオブ（Ｎｂ）、ニオブ窒化物（ＮｂＮ）、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、鉛（Ｐｂ）、スズ（Ｓｎ）、レニウム（Ｒｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）、チタン窒化物（ＴｉＮ）、タンタル（Ｔａ）、及び、これらの何れかを含む合金等の金属材料のことである。
【0023】
図１に示すように、ホルダ１は、台座１１と、吸引管１３と、を少なくとも備える。
【0024】
台座１１は、軸方向が鉛直方向（ｚ軸方向）の円柱形状を有し、その上面（主面）には、量子チップ５１等の配置が可能となっている。
【0025】
本例では、台座１１が、台座底部１１ａと、台座上部１１ｂと、によって構成されている。台座底部１１ａは、軸方向が鉛直方向の円柱形状を有し、その中心軸には、底面から上面にかけて貫通する貫通孔が設けられている。この貫通孔には、吸引管１３が挿入可能になっている。台座上部１１ｂは、台座底部１１ａと同じく軸方向が鉛直方向の円柱形状を有し、台座底部１１ａの上面に配置されている。台座上部１１ｂの上面（主面）のうち、中央領域には、量子チップ５１の配置が可能となっており、その周辺領域には、導波路を含むＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）５２の配置が可能となっている。なお、導波路を含むＰＣＢ５２の代わりに、導波路が直接配置されても良い。
【0026】
台座１１は、例えば、銅（Ｃｕ）又はアルミニウム（Ａｌ）を主成分とする金属材料によって構成されている。銅を主成分とする場合、当該銅には、磁化防止のため、無酸素銅が用いられることが好ましい。さらに、無酸素銅の表面には、酸化防止のため、金めっきされることが好ましい。なお、金めっき化により、ＰＣＢとの密着性を向上させることもできる。また、アルミニウムを主成分とする場合、当該アルミニウムは、アルマイト処理によって絶縁化されても良い。
【0027】
ここで、台座１１の上面（台座上部１１ｂの上面）のうち、量子チップ５１の配置領域には、座繰り加工が施されている。換言すると、台座１１の上面のうち、量子チップ５１の配置領域には、凹形状の凹部（空間領域）１２が形成されている。
【0028】
本例では、凹部１２が、台座上部１１ｂの中心軸を含む領域において、台座上部１１ｂの対面から上面にかけて、且つ、台座底部１１ａの貫通孔に連なるようにして形成されている。また、凹部１２は、平面視して、その形成領域が量子チップ５１の配置領域の一部を含まないように（換言すると、台座上部１１ｂの一部がチップ支持部１１ｃとして量子チップ５１を部分的に支持するように）、形成されている。本例では、台座上部１１ｂの一部が、チップ支持部１１ｃとして、矩形状の量子チップ５１の４つの角部を支持するように形成されている。それにより、量子チップ５１の４つの角部以外の領域下には、台座１１の金属面は形成されなくなるため、台座１１の金属面と、量子チップ５１に形成された超伝導体と、によるキャパシタの形成は抑制される。
【0029】
なお、台座底部１１ａ及び台座上部１１ｂは、一つの部材によって一体形成されていても良い。
【0030】
吸引管１３は、台座１１に対して着脱可能に構成されている。吸引管１３は、台座１１に取り付けられた状態では、台座１１の底面から台座底部１１ａの貫通孔を介して凹部１２にかけて、且つ、凹部１２において吸引口（開口部）が量子チップ５１の底面に位置するように、取り付けられている。なお、吸引管１３は、例えば台座１１と同じ金属材料によって構成されている。
【0031】
例えば、量子チップ５１のホルダ１への格納時、吸引管１３は、台座１１に取り付けられる。その後、台座１１の上面に量子チップ５１が配置されると、吸引管１３を介して量子チップ５１を吸引（真空引き）することにより、吸引管１３の吸引口に量子チップ５１を吸着させる。それにより、量子チップ５１は、チップ支持部１１ｃによって４つの角部が支持されるだけでなく、吸引管１３による吸着によって固定される。そのため、量子チップ５１の信号線とＰＣＢ５２の導波路との間のワイヤボンディングは、量子チップ５１の安定性が確保された状態で実施することができる。
【0032】
量子チップ５１のホルダ１への格納後（ワイヤボンディング後）、吸引管１３は、台座１１から取り外される。それにより、台座１１の金属面と、量子チップ５１に形成された超伝導体と、によるキャパシタの形成が抑制されるだけでなく、吸引管１３を構成する金属材料と、量子チップ５１に形成された超伝導体と、によるキャパシタの形成も抑制される。それにより、誘電ロスによる内部Ｑ値の低下やボックス共振の発生が抑制されるため、測定中の量子チップ５１の回路特性は向上する。なお、吸引管１３が取り外された後は、量子チップ５１は、チップ支持部１１ｃ及びボンディングワイヤ５３によって支持されることになる。
【0033】
（量子デバイス１００の製造方法）
続いて、図２及び図３を用いて、ホルダ１を用いた量子デバイス１００の製造方法を説明する。図２は、ホルダ１を用いた量子デバイス１００の製造方法を示すフローチャートである。図３は、ホルダ１を用いた量子デバイス１００の製造方法を説明するための概略断面図である。
続いて、図２及び図３を用いて、ホルダ１を用いた量子デバイス１００の製造方法を説明する。図２は、ホルダ１を用いた量子デバイス１００の製造方法を示すフローチャートである。図３は、ホルダ１を用いた量子デバイス１００の製造方法を説明するための概略断面図である。
【0034】
まず、ホルダ１に吸引管１３を取り付ける（ステップＳ１０１）。なお、このとき、吸引管１３は、台座１１の底面から台座底部１１ａの貫通孔を介して凹部１２にかけて、且つ、凹部１２において吸引口１３ａが量子チップ５１の底面に位置するように、取り付けられる。
【0035】
その後、台座１１の上面に、凹部１２に対向するように量子チップ５１を配置する（ステップＳ１０２）。また、量子チップ５１の周辺領域には、導波路を含むＰＣＢ５２を配置する。なお、導波路を含むＰＣＢ５２の代わりに、導波路が直接配置されても良い。
【0036】
その後、吸引管１３を介して量子チップ５１を吸引することにより、吸引管１３の吸引口１３ａに量子チップ５１を吸着させる（ステップＳ１０３）。そして、量子チップ５１の信号線とＰＣＢ５２の導波路とをボンディングワイヤ５３によって接続する（ステップＳ１０４）。ここで、量子チップ５１は、チップ支持部１１ｃによって４つの角部が支持されているだけでなく、吸引管１３による吸着によって固定されている。そのため、量子チップ５１の信号線とＰＣＢ５２の導波路との間のワイヤボンディングは、量子チップ５１の安定性が確保された状態で実施することができる。
【0037】
ワイヤボンディング後（即ち、量子チップ５１のホルダ１への格納後）、吸引管１３は、ホルダ１から取り外される（ステップＳ１０５）。それにより、台座１１の金属面と、量子チップ５１に形成された超伝導体と、によるキャパシタの形成が抑制されるだけでなく、吸引管１３を構成する金属材料と、量子チップ５１に形成された超伝導体と、によるキャパシタの形成も抑制される。それにより、誘電ロスによる内部Ｑ値の低下やボックス共振の発生が抑制されるため、測定中の量子チップ５１の回路特性は向上する。
【0038】
このような工程を経て、量子チップ５１及びそれを格納するホルダ１を備えた量子デバイス１００が製造される。
【0039】
このように、本実施の形態に係るホルダ１は、量子チップ５１に対向するように台座１１の主面に形成された凹部１２と、着脱可能に構成され、且つ、凹部１２において吸引口が量子チップ５１の底面に位置するように設けられた吸引管１３と、を備える。それにより、量子チップ５１のホルダ１への格納時には、吸引管１３による吸着によって量子チップ５１を固定することができるため、量子チップ５１の安定性が向上する。また、量子チップ５１のホルダ１への格納後には、吸引管１３をホルダ１から取り外すことにより、吸引管１３を構成する金属材料と、量子チップ５１に形成された超伝導体と、によるキャパシタの形成が抑制されるため、量子チップ５１の回路特性が向上する。即ち、本実施の形態に係るホルダ１は、搭載される量子チップ５１の安定性を確保しつつ、量子チップ５１の品質を向上させることができる。
【0040】
本実施の形態では、量子チップ５１の信号線とＰＣＢ５２の導波路とがボンディングワイヤ５３によって接続された場合を例に説明したが、これに限られず、例えばプローブピンなどの他の部品を用いて接続されても良い。
【0041】
なお、ホルダ１には、量子チップ５１を支持するための着脱可能な支持部材がさらに設けられても良い。この支持部材は、吸引管１３とともに取り外されたり取り付けられたりする。
【0042】
＜実施の形態２＞
図４は、実施の形態２に係るホルダ２の一例を示す概略平面図及び概略断面図である。なお、図４の概略断面図は、図４の概略平面図のＩＶ－ＩＶ’部分を切り出して横方向（ｘ軸方向）から見たものである。
図４は、実施の形態２に係るホルダ２の一例を示す概略平面図及び概略断面図である。なお、図４の概略断面図は、図４の概略平面図のＩＶ－ＩＶ’部分を切り出して横方向（ｘ軸方向）から見たものである。
【0043】
図４に示すように、ホルダ２は、台座２１と、吸引管２３と、を少なくとも備える。
【0044】
台座２１は、台座底部２１ａと、台座上部２１ｂと、を有する。なお、ホルダ２における台座２１及び吸引管２３は、それぞれ、ホルダ１における台座１１及び吸引管１３に対応する。また、台座２１における台座底部２１ａ及び台座上部２１ｂは、それぞれ、台座１１における台座底部１１ａ及び台座上部１１ｂに対応する。
【0045】
また、台座２１の上面（台座上部２１ｂの上面）のうち、量子チップ５１の配置領域には、座繰り加工が施されている。換言すると、台座２１の上面のうち、量子チップ５１の配置領域には、凹形状の凹部（空間領域）２２が形成されている。なお、凹部２２は、ホルダ１における凹部１２に対応する。
【0046】
ここで、凹部２２は、平面視して、その形成領域が量子チップ５１の配置領域の全部を含むように、形成されている。即ち、台座上部２１ｂには、量子チップ５１を支持するためのチップ支持部１１ｃが形成されない。それにより、量子チップ５１の領域下には、台座２１の金属面が形成されなくなるため、台座２１の金属面と、量子チップ５１に形成された超伝導体と、によるキャパシタの形成は、ホルダ１の場合よりもさらに抑制される。
【0047】
なお、台座底部２１ａ及び台座上部２１ｂは、一つの部材によって一体形成されていても良い。
【0048】
吸引管２３は、台座２１に対して着脱可能に構成されている。吸引管２３は、台座２１に取り付けられた状態では、台座２１の底面から台座底部２１ａの貫通孔を介して凹部２２にかけて、且つ、凹部２２において吸引口が量子チップ５１の底面に位置するように、取り付けられている。なお、吸引管２３は、例えば台座２１と同じ金属材料によって構成されている。
【0049】
例えば、量子チップ５１のホルダ２への格納時、吸引管２３は、台座２１に取り付けられる。その後、台座２１の上面に量子チップ５１が配置されると、吸引管２３を介して量子チップ５１を吸引（真空引き）することにより、吸引管２３の吸引口に量子チップ５１を吸着させる。それにより、量子チップ５１は、吸引管２３による吸着によって固定される。そのため、量子チップ５１の信号線とＰＣＢ５２の導波路との間のワイヤボンディングは、量子チップ５１の安定性が確保された状態で実施することができる。
【0050】
量子チップ５１のホルダ２への格納後（ワイヤボンディング後）、吸引管２３は、台座２１から取り外される。それにより、台座２１の金属面と、量子チップ５１に形成された超伝導体と、によるキャパシタの形成が抑制されるだけでなく、吸引管２３を構成する金属材料と、量子チップ５１に形成された超伝導体と、によるキャパシタの形成も抑制される。それにより、誘電ロスによる内部Ｑ値の低下やボックス共振の発生が抑制されるため、測定中の量子チップ５１の回路特性は向上する。なお、吸引管２３が取り外された後は、量子チップ５１は、ボンディングワイヤ５３のみによって支持されることになる。
【0051】
ホルダ２のその他の構造については、ホルダ１の場合と同様であるため、その説明を省略する。
【0052】
（量子デバイス２００の製造方法）
続いて、図５及び図６を用いて、ホルダ２を用いた量子デバイス２００の製造方法を説明する。図５は、ホルダ２を用いた量子デバイス２００の製造方法を示すフローチャートである。図６は、ホルダ２を用いた量子デバイス２００の製造方法を説明するための概略断面図である。
続いて、図５及び図６を用いて、ホルダ２を用いた量子デバイス２００の製造方法を説明する。図５は、ホルダ２を用いた量子デバイス２００の製造方法を示すフローチャートである。図６は、ホルダ２を用いた量子デバイス２００の製造方法を説明するための概略断面図である。
【0053】
まず、ホルダ２に吸引管２３を取り付ける（ステップＳ２０１）。なお、このとき、吸引管２３は、台座２１の底面から台座底部２１ａの貫通孔を介して凹部２２にかけて、且つ、凹部２２において吸引口２３ａが量子チップ５１の底面に位置するように、取り付けられる。
【0054】
その後、台座２１の上面に、凹部２２に対向するように量子チップ５１を配置する（ステップＳ２０２）。また、量子チップ５１の周辺領域には、導波路を含むＰＣＢ５２を配置する。なお、導波路を含むＰＣＢ５２の代わりに、導波路が直接配置されても良い。
【0055】
その後、吸引管２３を介して量子チップ５１を吸引することにより、吸引管２３の吸引口２３ａに量子チップ５１を吸着させる（ステップＳ２０３）。そして、量子チップ５１の信号線とＰＣＢ５２の導波路とをボンディングワイヤ５３によって接続する（ステップＳ２０４）。ここで、量子チップ５１は、吸引管２３による吸着によって固定されている。そのため、量子チップ５１の信号線とＰＣＢ５２の導波路との間のワイヤボンディングは、量子チップ５１の安定性が確保された状態で実施することができる。
【0056】
ワイヤボンディング後（即ち、量子チップ５１のホルダ２への格納後）、吸引管２３は、ホルダ２から取り外される（ステップＳ２０５）。それにより、台座２１の金属面と、量子チップ５１に形成された超伝導体と、によるキャパシタの形成が抑制されるだけでなく、吸引管２３を構成する金属材料と、量子チップ５１に形成された超伝導体と、によるキャパシタの形成も抑制される。それにより、誘電ロスによる内部Ｑ値の低下やボックス共振の発生が抑制されるため、測定中の量子チップ５１の回路特性は向上する。なお、吸引管２３が取り外された後は、量子チップ５１は、ボンディングワイヤ５３のみによって支持されることになる。
【0057】
このような工程を経て、量子チップ５１及びそれを格納するホルダ２を備えた量子デバイス２００が製造される。
【0058】
このように、本実施の形態に係るホルダ２は、量子チップ５１に対向するように台座１１の主面に形成された凹部２２と、着脱可能に構成され、且つ、凹部２２において吸引口が量子チップ５１の底面に位置するように設けられた吸引管２３と、を備える。それにより、量子チップ５１のホルダ２への格納時には、吸引管２３による吸着によって量子チップ５１を固定することができるため、量子チップ５１の安定性が向上する。また、量子チップ５１のホルダ２への格納後には、吸引管２３をホルダ２から取り外すことにより、吸引管２３を構成する金属材料と、量子チップ５１に形成された超伝導体と、によるキャパシタの形成が抑制されるため、量子チップ５１の回路特性が向上する。即ち、本実施の形態に係るホルダ２は、搭載される量子チップ５１の安定性を確保しつつ、量子チップ５１の品質を向上させることができる。
【0059】
なお、ホルダ２には、量子チップ５１を支持するための着脱可能な支持部材がさらに設けられても良い。この支持部材は、吸引管２３とともに取り外されたり取り付けられたりする。
【0060】
＜実施の形態３＞
続いて、実施の形態３に係るホルダ３について説明する。図７は、実施の形態３に係るホルダ３の第１形態を示す概略平面図及び概略断面図である。図８は、実施の形態３に係るホルダ３の第２形態を示す概略平面図及び概略断面図である。なお、図７の概略断面図は、図７の概略平面図のＶＩＩ－ＶＩＩ’部分を切り出して横方向から見たものである。図８の概略断面図は、図８の概略平面図ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ’部分を切り出して横方向から見たものである。本実施の形態に係るホルダ３では、台座の一部が付け替え可能に構成されている。以下、具体的に説明する。
続いて、実施の形態３に係るホルダ３について説明する。図７は、実施の形態３に係るホルダ３の第１形態を示す概略平面図及び概略断面図である。図８は、実施の形態３に係るホルダ３の第２形態を示す概略平面図及び概略断面図である。なお、図７の概略断面図は、図７の概略平面図のＶＩＩ－ＶＩＩ’部分を切り出して横方向から見たものである。図８の概略断面図は、図８の概略平面図ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ’部分を切り出して横方向から見たものである。本実施の形態に係るホルダ３では、台座の一部が付け替え可能に構成されている。以下、具体的に説明する。
【0061】
【0062】
図７に示すように、ホルダ３の第１形態は、軸方向が鉛直方向（ｚ軸方向）の円柱形状を有する台座３１を備える。具体的には、台座３１は、台座上部（台座本体）３３と、着脱可能な台座底部３２と、によって構成されている。
【0063】
台座上部３３は、リング形状を有しており、中心軸を含む領域には、底面から上面にかけて貫通する空間領域３３ａが設けられている。台座底部３２は、軸方向が鉛直方向の円柱形状を有する本体部３２ａと、本体部３２ａの上面において、台座上部３３の空間領域３３ａに嵌合するように形成された凸部３２ｂと、を有する。なお、台座底部３２に設けられた凸部３２ｂの上面は、台座１１の上面の一部であって、量子チップ５１を支持するチップ支持部としての役割を果たす。また、台座底部３２には、台座３１の底面から上面にかけて貫通する吸引管３２ｃが設けられている。
【0064】
【0065】
図８に示すように、ホルダ３の第２形態は、軸方向が鉛直方向の円柱形状を有する台座３４を備え、さらに、台座３４の上面のうち、量子チップ５１の配置領域には、凹形状の凹部（空間領域）３５ｃが設けられている。
【0066】
具体的には、台座３４は、台座上部３３と、着脱可能な台座底部３５と、によって構成されている。ここで、台座３４は、台座３１の台座底部３２を台座底部３５に付け替えたものである。
【0067】
台座上部３３は、既に説明したように、リング形状を有しており、中心軸を含む領域には、底面から上面にかけて貫通する空間領域３３ａが設けられている。台座底部３５は、軸方向が鉛直方向の円柱形状を有する本体部３５ａと、本体部３５ａの上面において、台座上部３３の空間領域３３ａに嵌合するように形成された凸部３５ｂと、を有する。さらに、凸部３５ｂの上面のうち、量子チップ５１の配置領域には、凹形状の凹部３５ｃが設けられている。
【0068】
この凹部３５ｃは、平面視して、その形成領域が量子チップ５１の配置領域の一部を含まないように（換言すると、台座底部３５の凸部３５ｂの一部がチップ支持部３５ｄとして量子チップ５１を部分的に支持するように）、形成されている。本例では、凸部３５ｂの一部が、チップ支持部３５ｄとして、矩形状の量子チップ５１の４つの角部を支持するように形成されている。
【0069】
例えば、量子チップ５１のホルダ３への格納時、台座上部３３には、吸引管３２ｃを持つ台座底部３２が取り付けられる（即ち、台座３１が用いられる）。その後、台座３１の上面に量子チップ５１が配置されると、吸引管３２ｃを介して量子チップ５１を吸引（真空引き）することにより、吸引管３２ｃの吸引口に量子チップ５１を吸着させる。それにより、量子チップ５１は、凸部３２ｂによって支持されるだけでなく、吸引管３２ｃによる吸着によって固定される。そのため、量子チップ５１の信号線とＰＣＢ５２の導波路との間のワイヤボンディングは、量子チップ５１の安定性が確保された状態で実施することができる。
【0070】
量子チップ５１のホルダ３への格納後（ワイヤボンディング後）、台座上部３３には、凹部３５ｃを持つ台座底部３５が取り付けられる（即ち、台座３４が用いられる）。それにより、量子チップ５１の領域下には、凹部３５ｃが形成され、台座３４の金属面が形成されなくなるため、台座３４の金属面と、量子チップ５１に形成された超伝導体と、によるキャパシタの形成は抑制される。それにより、誘電ロスによる内部Ｑ値の低下やボックス共振の発生が抑制されるため、測定中の量子チップ５１の回路特性は向上する。なお、このとき、量子チップ５１は、チップ支持部３５ｄ及びボンディングワイヤ５３によって支持される。
【0071】
（量子デバイス３００の製造方法）
続いて、図９及び図１０を用いて、ホルダ３を用いた量子デバイス３００の製造方法を説明する。図９は、ホルダ３を用いた量子デバイス３００の製造方法を示すフローチャートである。図１０は、ホルダ３を用いた量子デバイス３００の製造方法を説明するための概略断面図である。
続いて、図９及び図１０を用いて、ホルダ３を用いた量子デバイス３００の製造方法を説明する。図９は、ホルダ３を用いた量子デバイス３００の製造方法を示すフローチャートである。図１０は、ホルダ３を用いた量子デバイス３００の製造方法を説明するための概略断面図である。
【0072】
まず、ホルダ３の台座上部３３に、吸引管３２ｃを持つ台座底部３２を取り付ける（ステップＳ３０１）。即ち、図７に示すような台座３１を用意する。
【0073】
その後、台座３１の上面に、量子チップ５１を配置する（ステップＳ３０２）。また、量子チップ５１の周辺領域には、導波路を含むＰＣＢ５２を配置する。なお、導波路を含むＰＣＢ５２の代わりに、導波路が直接配置されても良い。
【0074】
その後、吸引管３２ｃを介して量子チップ５１を吸引することにより、吸引管３２ｃの吸引口に量子チップ５１を吸着させる（ステップＳ３０３）。そして、量子チップ５１の信号線とＰＣＢ５２の導波路とをボンディングワイヤ５３によって接続する（ステップＳ３０４）。ここで、量子チップ５１は、チップ支持部３５ｄによって支持されるだけでなく、吸引管３２ｃによる吸着によって固定されている。そのため、量子チップ５１の信号線とＰＣＢ５２の導波路との間のワイヤボンディングは、量子チップ５１の安定性が確保された状態で実施することができる。
【0075】
ワイヤボンディング後（即ち、量子チップ５１のホルダ３への格納後）、ホルダ３の台座上部３３には、吸引管３２ｃを持つ台座底部３２の代わりに、凹部３５ｃを持つ台座底部３５が取り付けられる（ステップＳ３０５）。即ち、図８に示すような台座３４を用意する。
【0076】
それにより、量子チップ５１の領域下には、凹部３５ｃが形成され、台座３４の金属面が形成されなくなるため、台座３４の金属面と、量子チップ５１に形成された超伝導体と、によるキャパシタの形成は抑制される。それにより、誘電ロスによる内部Ｑ値の低下やボックス共振の発生が抑制されるため、測定中の量子チップ５１の回路特性は向上する。なお、このとき、量子チップ５１は、チップ支持部３５ｄ及びボンディングワイヤ５３によって支持される。
【0077】
このような工程を経て、量子チップ５１及びそれを格納するホルダ３を備えた量子デバイス３００が製造される。
【0078】
このように、本実施の形態に係るホルダ３では、台座が、吸引管３２ｃを持つ台座底部３２（第１台座部品）と、凹部３５ｃを持つ台座底部３５（第２の台座部品）と、を交換可能に構成されている。それにより、量子チップ５１のホルダ３への格納時には、吸引管３２ｃによる吸着によって量子チップ５１を固定することができるため、量子チップ５１の安定性が向上する。また、量子チップ５１のホルダ３への格納後には、量子チップ５１の領域下に凹部３５ｃ（空間領域）を設けることにより、台座の金属面と、量子チップ５１に形成された超伝導体と、によるキャパシタの形成が抑制されるため、量子チップ５１の回路特性が向上する。即ち、本実施の形態に係るホルダ３は、搭載される量子チップ５１の安定性を確保しつつ、量子チップ５１の品質を向上させることができる。
【0079】
（ホルダ３の第２形態の変形例）
図１１は、図８に示すホルダ３の第２形態の変形例をホルダ３ａとして示す概略平面図及び概略断面図である。なお、図１１の概略断面図は、図１１の概略平面図のＸＩ－ＸＩ’部分を切り出して横方向から見たものである。
図１１は、図８に示すホルダ３の第２形態の変形例をホルダ３ａとして示す概略平面図及び概略断面図である。なお、図１１の概略断面図は、図１１の概略平面図のＸＩ－ＸＩ’部分を切り出して横方向から見たものである。
【0080】
図１１に示すように、ホルダ３ａでは、量子チップ５１の４つの角部を支持するチップ支持部３５ｄの代わりに、量子チップ５１の中央部を支持する円柱形状のチップ支持部３５ｅが設けられている。図１１に示すホルダ３ａのその他の構造については、図８に示すホルダ３の構造と同様であるため、その説明を省略する。
【0081】
このように、チップ支持部は、量子チップ５１を支持できる範囲内で適宜変更可能である。
【0082】
以上、図面を参照して、本開示の実施の形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等が可能である。
【0083】
例えば、上述した各ホルダには、平面視して非対称なチップ支持部が追加で設けられても良い。それにより、対称性の高いボックス共振の発生が抑制される。その結果、量子チップ５１の回路特性が向上するとともに、量子チップ５１の冷却性能も向上する。
【0084】
また、台座の全体形状は、円柱形状に限られず、長円柱状、楕円柱状、多角形状などの他の形状であってもよい。同様に、吸引管の形状は、円筒形状に限られず、他の筒状の形状であってもよい。
【0085】
上記の実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【0086】
（付記１）
量子チップと、
ホルダと、
を備え、
前記ホルダは、
台座と、
前記量子チップに対向するように前記台座の主面に形成された凹部と、
前記凹部において開口部が前記量子チップの底面に位置するように設けられた管と、
を備えた、量子デバイス。
量子チップと、
ホルダと、
を備え、
前記ホルダは、
台座と、
前記量子チップに対向するように前記台座の主面に形成された凹部と、
前記凹部において開口部が前記量子チップの底面に位置するように設けられた管と、
を備えた、量子デバイス。
【0087】
（付記２）
前記管は、前記台座に対して着脱可能に構成されている、
付記１に記載の量子デバイス。
前記管は、前記台座に対して着脱可能に構成されている、
付記１に記載の量子デバイス。
【0088】
（付記３）
前記台座に配置された導波路と、
前記量子チップと前記導波路とを接続するボンディングワイヤと、
をさらに備えた、
付記１又は２に記載の量子デバイス。
前記台座に配置された導波路と、
前記量子チップと前記導波路とを接続するボンディングワイヤと、
をさらに備えた、
付記１又は２に記載の量子デバイス。
【0089】
（付記４）
前記凹部は、平面視して、前記量子チップの配置領域の全部を含むように形成されている、
付記３に記載の量子デバイス。
前記凹部は、平面視して、前記量子チップの配置領域の全部を含むように形成されている、
付記３に記載の量子デバイス。
【0090】
（付記５）
前記凹部は、前記台座の一部が前記量子チップを支持するように形成されている、
付記１～３の何れか一項に記載の量子デバイス。
前記凹部は、前記台座の一部が前記量子チップを支持するように形成されている、
付記１～３の何れか一項に記載の量子デバイス。
【0091】
（付記６）
前記量子チップは、少なくとも一部が超伝導材料によって構成されている、
付記１～５の何れか一項に記載の量子デバイス。
前記量子チップは、少なくとも一部が超伝導材料によって構成されている、
付記１～５の何れか一項に記載の量子デバイス。
【0092】
（付記７）
台座と、
量子チップに対向するように前記台座の主面に形成された凹部と、
前記凹部において開口部が前記量子チップの底面に位置するように設けられた管と、
を備えた、ホルダ。
台座と、
量子チップに対向するように前記台座の主面に形成された凹部と、
前記凹部において開口部が前記量子チップの底面に位置するように設けられた管と、
を備えた、ホルダ。
【0093】
（付記８）
前記管は、前記台座に対して着脱可能に構成されている、
付記７に記載のホルダ。
前記管は、前記台座に対して着脱可能に構成されている、
付記７に記載のホルダ。
【0094】
（付記９）
台座の主面に形成された凹部において吸引口が量子チップの底面に位置するように、前記台座に吸引管を取り付けるステップと、
前記凹部に対向するように前記台座の主面に前記量子チップを配置するステップと、
前記吸引管を介して前記量子チップを吸引することにより、前記吸引管の吸引口に前記量子チップを吸着させるステップと、
前記量子チップの信号線と、前記台座に配置された導波路とを、電気的に接続するステップと、
前記台座から前記吸引管を取りはずすステップと、
を備えた、量子デバイスの製造方法。
台座の主面に形成された凹部において吸引口が量子チップの底面に位置するように、前記台座に吸引管を取り付けるステップと、
前記凹部に対向するように前記台座の主面に前記量子チップを配置するステップと、
前記吸引管を介して前記量子チップを吸引することにより、前記吸引管の吸引口に前記量子チップを吸着させるステップと、
前記量子チップの信号線と、前記台座に配置された導波路とを、電気的に接続するステップと、
前記台座から前記吸引管を取りはずすステップと、
を備えた、量子デバイスの製造方法。
【0095】
（付記１０）
前記量子チップの信号線と、前記台座に配置された導波路とを、電気的に接続するステップでは、前記量子チップの信号線と、前記台座に配置された導波路とを、ボンディングワイヤによって接続する、
付記９に記載の量子デバイスの製造方法。
前記量子チップの信号線と、前記台座に配置された導波路とを、電気的に接続するステップでは、前記量子チップの信号線と、前記台座に配置された導波路とを、ボンディングワイヤによって接続する、
付記９に記載の量子デバイスの製造方法。
【0096】
（付記１１）
前記凹部は、平面視して、前記量子チップの配置領域の全部を含むように形成されている、
付記１０に記載の量子デバイスの製造方法。
前記凹部は、平面視して、前記量子チップの配置領域の全部を含むように形成されている、
付記１０に記載の量子デバイスの製造方法。
【0097】
（付記１２）
前記凹部は、前記台座の一部が前記量子チップを支持するように形成されている、
付記９又は１０に記載の量子デバイスの製造方法。
前記凹部は、前記台座の一部が前記量子チップを支持するように形成されている、
付記９又は１０に記載の量子デバイスの製造方法。
【0098】
（付記１３）
量子チップと、
台座を有するホルダと、
を備え、
前記台座は、
台座本体と、
前記台座本体に対して着脱可能に構成され、且つ、前記台座本体に取り付けられた場合において開口部が前記量子チップの底面に位置するように形成された管を有する第１台座部品と、
前記第１台座部品と付け替え可能に構成され、且つ、前記台座本体に取り付けられた場合において前記量子チップに対向するように形成された凹部を有する第２台座部品と、
を備えた、量子デバイス。
量子チップと、
台座を有するホルダと、
を備え、
前記台座は、
台座本体と、
前記台座本体に対して着脱可能に構成され、且つ、前記台座本体に取り付けられた場合において開口部が前記量子チップの底面に位置するように形成された管を有する第１台座部品と、
前記第１台座部品と付け替え可能に構成され、且つ、前記台座本体に取り付けられた場合において前記量子チップに対向するように形成された凹部を有する第２台座部品と、
を備えた、量子デバイス。
【0099】
（付記１４）
前記台座に配置された導波路と、
前記量子チップと前記導波路とを接続するボンディングワイヤと、
をさらに備えた、
付記１３に記載の量子デバイス。
前記台座に配置された導波路と、
前記量子チップと前記導波路とを接続するボンディングワイヤと、
をさらに備えた、
付記１３に記載の量子デバイス。
【0100】
（付記１５）
前記凹部は、平面視して、前記量子チップの配置領域の全部を含むように形成されている、
付記１４に記載の量子デバイス。
前記凹部は、平面視して、前記量子チップの配置領域の全部を含むように形成されている、
付記１４に記載の量子デバイス。
【0101】
（付記１６）
前記凹部は、前記台座の一部が前記量子チップを支持するように形成されている、
付記１３又は１４に記載の量子デバイス。
前記凹部は、前記台座の一部が前記量子チップを支持するように形成されている、
付記１３又は１４に記載の量子デバイス。
【0102】
（付記１７）
前記量子チップは、少なくとも一部が超伝導材料によって構成されている、
付記１３～１６の何れか一項に記載の量子デバイス。
前記量子チップは、少なくとも一部が超伝導材料によって構成されている、
付記１３～１６の何れか一項に記載の量子デバイス。
【0103】
（付記１８）
台座を備え、
前記台座は、
台座本体と、
前記台座本体に対して着脱可能に構成され、且つ、前記台座本体に取り付けられた場合において開口部が前記量子チップの底面に位置するように形成された管を有する第１台座部品と、
前記第１台座部品と付け替え可能に構成され、且つ、前記台座本体に取り付けられた場合において前記量子チップに対向するように形成された凹部を有する第２台座部品と、
を備えた、ホルダ。
台座を備え、
前記台座は、
台座本体と、
前記台座本体に対して着脱可能に構成され、且つ、前記台座本体に取り付けられた場合において開口部が前記量子チップの底面に位置するように形成された管を有する第１台座部品と、
前記第１台座部品と付け替え可能に構成され、且つ、前記台座本体に取り付けられた場合において前記量子チップに対向するように形成された凹部を有する第２台座部品と、
を備えた、ホルダ。
【0104】
（付記１９）
吸引管を有する第１台座部品を、当該吸引管の吸引口が量子チップの底面に位置するように、台座の台座本体に取り付けるステップと、
前記台座に前記量子チップを配置するステップと、
前記吸引管を介して前記量子チップを吸引することにより、前記吸引管の吸引口に前記量子チップを吸着させるステップと、
前記量子チップの信号線と、前記台座に配置された導波路とを、電気的に接続するステップと、
前記台座の台座本体から前記第１台座部品を取り外すステップと、
凹部を有する第２台座部品を、当該凹部が前記量子チップに対向するように、前記台座の台座本体に取り付けるステップと、
を備えた、量子デバイスの製造方法。
吸引管を有する第１台座部品を、当該吸引管の吸引口が量子チップの底面に位置するように、台座の台座本体に取り付けるステップと、
前記台座に前記量子チップを配置するステップと、
前記吸引管を介して前記量子チップを吸引することにより、前記吸引管の吸引口に前記量子チップを吸着させるステップと、
前記量子チップの信号線と、前記台座に配置された導波路とを、電気的に接続するステップと、
前記台座の台座本体から前記第１台座部品を取り外すステップと、
凹部を有する第２台座部品を、当該凹部が前記量子チップに対向するように、前記台座の台座本体に取り付けるステップと、
を備えた、量子デバイスの製造方法。
【0105】
（付記２０）
前記量子チップの信号線と、前記台座に配置された導波路とを、電気的に接続するステップでは、前記量子チップの信号線と、前記台座に配置された導波路とを、ボンディングワイヤによって接続する、
付記１９に記載の量子デバイスの製造方法。
前記量子チップの信号線と、前記台座に配置された導波路とを、電気的に接続するステップでは、前記量子チップの信号線と、前記台座に配置された導波路とを、ボンディングワイヤによって接続する、
付記１９に記載の量子デバイスの製造方法。
【0106】
（付記２１）
前記凹部は、平面視して、前記量子チップの配置領域の全部を含むように形成されている、
付記２０に記載の量子デバイスの製造方法。
前記凹部は、平面視して、前記量子チップの配置領域の全部を含むように形成されている、
付記２０に記載の量子デバイスの製造方法。
【0107】
（付記２２）
前記凹部は、前記台座の一部が前記量子チップを支持するように形成されている、
付記１９又は２０に記載の量子デバイスの製造方法。
前記凹部は、前記台座の一部が前記量子チップを支持するように形成されている、
付記１９又は２０に記載の量子デバイスの製造方法。
【符号の説明】
【0108】
１ ホルダ
２ ホルダ
３ ホルダ
３ａ ホルダ
１１ 台座
１１ａ 台座底部
１１ｂ 台座上部
１１ｃ チップ支持部
１２ 凹部
１３ 吸引管
１３ａ 吸引口
２１ 台座
２１ａ 台座底部
２１ｂ 台座上部
２２ 凹部
２３ 吸引管
２３ａ 吸引口
３１ 台座
３２ 台座底部
３２ａ 本体部
３２ｂ 凸部
３２ｃ 吸引管
３３ 台座上部
３３ａ 空間領域
３４ 台座
３５ 台座底部
３５ａ 本体部
３５ｂ 凸部
３５ｃ 凹部
３５ｄ チップ支持部
３５ｅ チップ支持部
５１ 量子チップ
５２ ＰＣＢ
５３ ボンディングワイヤ
１００ 量子デバイス
２００ 量子デバイス
３００ 量子デバイス
２ ホルダ
３ ホルダ
３ａ ホルダ
１１ 台座
１１ａ 台座底部
１１ｂ 台座上部
１１ｃ チップ支持部
１２ 凹部
１３ 吸引管
１３ａ 吸引口
２１ 台座
２１ａ 台座底部
２１ｂ 台座上部
２２ 凹部
２３ 吸引管
２３ａ 吸引口
３１ 台座
３２ 台座底部
３２ａ 本体部
３２ｂ 凸部
３２ｃ 吸引管
３３ 台座上部
３３ａ 空間領域
３４ 台座
３５ 台座底部
３５ａ 本体部
３５ｂ 凸部
３５ｃ 凹部
３５ｄ チップ支持部
３５ｅ チップ支持部
５１ 量子チップ
５２ ＰＣＢ
５３ ボンディングワイヤ
１００ 量子デバイス
２００ 量子デバイス
３００ 量子デバイス
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】