特許 7684764 量子回路用の微細加工エアブリッジ

(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】2025-05-20

(45)【発行日】2025-05-28

(54)【発明の名称】量子回路用の微細加工エアブリッジ

(51)【国際特許分類】

   H10N 60/01 20230101AFI20250521BHJP

   H10N 60/10 20230101ALI20250521BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20250521BHJP

   H01L 21/60 20060101ALI20250521BHJP

   H01L 21/768 20060101ALI20250521BHJP

   H01L 23/532 20060101ALI20250521BHJP

【ＦＩ】

H10N60/01 W

H10N60/10 K ZAA

H01L21/302 105Z

H01L21/60 321E

H01L21/90 N

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2022539434

(86)(22)【出願日】2020-12-14

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-03-09

(86)【国際出願番号】 EP2020085931

(87)【国際公開番号】W WO2021144092

(87)【国際公開日】2021-07-22

【審査請求日】2023-05-25

(31)【優先権主張番号】16/741,595

(32)【優先日】2020-01-13

(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

(74)【代理人】

【識別番号】100120710

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】アディガ、ヴィヴェカンナンダ

(72)【発明者】

【氏名】ヤン、ホンウェン

(72)【発明者】

【氏名】パパリア、ジョン

(72)【発明者】

【氏名】ラース、デイヴィッド

(72)【発明者】

【氏名】パテル、ジョティカ

【審査官】小山 満

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３２２６９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３１１４２２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０６－１４０６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０６３０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】LANKWARDEN Y.J.Y. ，Development of NbTiN-Al Direct Antenna Coupled Kinetic Inductance Detectors，Journal of Low Temperature Physics，米国，2012年05月，Vol.167, No.3-4，p.367-372

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ１０Ｎ ６０／０１

Ｈ１０Ｎ ６０／１０

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／６０

Ｈ０１Ｌ ２１／７６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

量子力学的デバイス内のブリッジ構造を製造するための方法であって、
互いに電気的に絶縁された第１の部分、第２の部分、および第３の部分に分割された第１の超伝導材料の層を上に成膜した基板を含んでいる下部構造を提供することと、
犠牲層を、前記第１の超伝導材料の前記第１の部分および前記第２の部分を含む前記下部構造の上に成膜することと、
前記第１の超伝導材料の前記第１の部分および前記第２の部分を、第２の超伝導材料のストリップと電気的に接続することであって、前記第２の超伝導材料が前記第１の超伝導材料と異なっている、前記接続することと、
前記第１の部分と前記第２の部分との間の前記第３の部分の上に前記第２の超伝導材料の前記ストリップを含むブリッジ構造を形成するように、前記下部構造の上に成膜された前記犠牲層の一部を除去することであって、前記ブリッジ構造が、前記第１の部分を前記第２の部分に電気的に接続するが、前記第３の部分を前記第１の部分に電気的に接続せず、前記第３の部分を前記第２の部分に電気的に接続しない、前記除去することとを含み、
前記基板の上に成膜された前記犠牲層の前記一部を除去することが、前記ストリップと前記第１の超伝導材料の前記第３の部分との間にすき間を形成し、前記第１の超伝導材料の前記第３の部分の上に前記ブリッジ構造を定めるように、前記ストリップの下の前記犠牲層の一部をエッチングすることと、
前記第３の部分の上に成膜された前記ストリップの下の前記犠牲層をエッチングすることと、前記第１、第２、および第３の部分を分離する第１の溝および第２の溝内に成膜された前記犠牲層をエッチングすることと、前記ストリップの両端で前記犠牲層をエッチングしないこととを含む、
方法。

【請求項2】

前記下部構造を提供することが、表面を有する前記基板を提供することと、前記第１の超伝導材料の前記層を前記基板の前記表面の上に成膜することとを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記下部構造を提供することが、前記第１の超伝導材料の前記層をエッチングして、第１の溝および第２の溝を形成することであって、前記第１の超伝導材料の前記層の前記第１の部分、前記第２の部分、および前記第３の部分が、前記エッチングされた第１の溝および前記エッチングされた第２の溝によって互いに間隔を空けられるように、前記第１の超伝導材料の前記層の前記第１の部分、前記第２の部分、および前記第３の部分を定めるために、前記第１の超伝導材料の前記層をエッチングして、第１の溝および第２の溝を形成することをさらに含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記基板がシリコンまたはサファイアを含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。

【請求項5】

前記第１の超伝導材料がニオブまたはアルミニウムを含む、請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。

【請求項6】

前記犠牲層がチタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、またはタンタル（Ｔａ）、あるいはこれらの任意の組み合わせを含む、請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。

【請求項7】

前記下部構造の上に前記犠牲層を成膜することが、超伝導犠牲材料を前記下部構造の上にスパッタリングすることを含む、請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。

【請求項8】

前記第１の超伝導材料の前記第１の部分および前記第２の部分を前記第２の超伝導材料の前記ストリップと電気的に接続することが、圧縮応力を受けた超伝導材料をスパッタリングして、前記第２の超伝導材料の前記ストリップを形成することを含む、請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。

【請求項9】

前記第１の超伝導材料の前記第１の部分および前記第２の部分を前記第２の超伝導材料の前記ストリップと電気的に接続することが、前記ストリップの第１のベース・パッドを前記第１の部分に取り付けることと、前記ストリップの第２のベース・パッドを前記第２の部分に取り付けることとを含む、請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。

【請求項10】

前記第１の超伝導材料の前記第１の部分および前記第２の部分を前記第２の超伝導材料の前記ストリップと電気的に接続することが、前記第１の超伝導材料の前記第１の部分および前記第２の部分を多孔質の第２の超伝導材料のストリップと電気的に接続することを含む、請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。

【請求項11】

前記ストリップの下の前記犠牲層の前記一部をエッチングすることが、酸エッチングを使用して前記犠牲層の前記一部をエッチングすることを含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記下部構造を提供することが、
表面を有する前記基板を提供することと、
犠牲材料の層を前記基板の前記表面の上に成膜することと、
犠牲材料の前記層を選択的にエッチングし、前記犠牲材料の第１および第２の間隔を空けられた部分を形成することと、
前記犠牲材料の前記第１および第２の部分を除いて前記基板を選択的にエッチングすることと、
前記第１の超伝導材料の層を前記エッチングされた基板および前記犠牲材料の前記第１および第２の部分の上に成膜することと、
前記第１の超伝導材料の前記成膜された層および犠牲材料の前記第１および第２の部分を除去し、基板材料によって互いに電気的に絶縁された前記第１の部分、前記第２の部分、および前記第３の部分に分割された前記第１の超伝導材料の層を得ることとを含む、請求項１ないし１１のいずれかに記載の方法。

【請求項13】

前記下部構造の上に前記犠牲層を成膜することが、超伝導犠牲材料を前記第１の超伝導材料の前記層の上にスパッタリングすることを含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記基板の上に成膜された前記犠牲層の前記一部を除去することが、前記ストリップと前記第１の超伝導材料の前記第３の部分との間にすき間を形成し、前記第１の超伝導材料の前記第３の部分の上に前記ブリッジ構造を定めるように、前記ストリップの下の前記犠牲層の一部をエッチングすることと、前記超伝導材料の前記第１、第２、および第３の部分を分離する前記基板材料をエッチングすることとを含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

量子力学的デバイスであって、
基板と、
前記基板の上に成膜された第１の超伝導材料の層であって、互いに電気的に絶縁された第１の部分、第２の部分、および第３の部分に分割されている、前記層と、
前記第１の部分と前記第２の部分との間に位置している前記第３の部分の上で前記第１の部分および前記第２の部分に接続されたブリッジ構造であって、前記ブリッジ構造が、前記第１の超伝導材料の前記第１の部分および前記第２の部分を電気的に接続するように構成された第２の超伝導材料のストリップを備えた、前記ブリッジ構造とを備え、
前記ストリップの前記第２の超伝導材料が前記第１の超伝導材料と異なっており、かつ、少なくとも、前記第１の超伝導材料の前記層の前記第３の部分を横切る部分において多孔質である、量子力学的デバイス。

【請求項16】

前記第１の超伝導材料の前記第１の部分および前記第２の部分が同じグランド電位に接続される、請求項１５に記載の量子力学的デバイス。

【請求項17】

前記第１の超伝導材料の前記第３の部分が、キュービットとの間で電磁信号を搬送するように構成された信号線である、請求項１５または１６に記載の量子力学的デバイス。

【請求項18】

前記ブリッジ構造が、平面状のマイクロ波回路のスプリアス・モードを実質的に取り除くように構成される、請求項１５ないし１７のいずれかに記載の量子力学的デバイス。

【請求項19】

前記第１の超伝導材料の前記層が、前記第１の部分、前記第２の部分、および前記第３の部分と電気的に絶縁されている第４の部分および第５の部分をさらに含み、前記第４の部分および前記第５の部分が、第１のキュービットとの間で第１の電磁信号を搬送するように構成された第１および第２の信号線であり、前記第３の部分が、第２のキュービットとの間で第２の電磁信号を搬送するように構成された第３の信号線である、請求項１５ないし１８のいずれかに記載の量子力学的デバイス。

【請求項20】

前記第１の超伝導材料の前記層の複数の位置で前記第１の超伝導材料の前記層の前記第１の部分および前記第２の部分を電気的に接続するために、規則的に間隔を空けられた複数のブリッジ構造をさらに含む、請求項１５ないし１９のいずれかに記載の量子力学的デバイス。

【請求項21】

前記複数のブリッジ構造が、前記第１の超伝導材料の前記層の前記第１の部分および前記第２の部分を同じグランド電位に接続するように構成される、請求項２０に記載の量子力学的デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ここで特許請求する本発明の実施形態は、量子回路に関連しており、より詳細には、量子力学的デバイス内のブリッジ構造およびブリッジ構造を有する量子力学的デバイスを製造する方法に関連している。

【背景技術】

【0002】

量子計算は、量子ビット（quantum bit）（本明細書では、全体を通じてキュービット（qubit）と呼ばれる）の信頼できる制御に基づく。量子アルゴリズムを実現するために必要とされる基本的動作は、一連の単一キュービット動作、および２つの分離した量子ビット間の相関関係を確立する２キュービット動作である。量子計算のエラーしきい値に達すること、および信頼できる量子シミュレーションに達することの両方のために、忠実度の高い２キュービット動作の実現が望ましいことがある。

【0003】

（１つまたは複数の超伝導キュービットを有する）超伝導量子プロセッサは、絶縁基板（例えば、Ｓｉまたは高抵抗Ｓｉ、Ａｌ_２Ｏ_３など）上に超伝導金属（例えば、Ａｌ、Ｎｂなど）を含む。超伝導量子プロセッサは、通常、さまざまな格子対称性（例えば、正方形、六角形など）で結合器によってリンクされた平面状の２次元格子構造または個別のキュービットの回路、およびフリップ・チップ上に位置する読み出し構造である。結合器は、キュービット間を結合するコンデンサ、共振器、コイル、または任意のマイクロ波部品で作られることができる。

【0004】

コプレーナ導波路（ＣＰＷ：coplanar waveguide）に基づく超伝導マイクロ波回路は、寄生スロットライン・モード（parasitic slot-line mode）の影響を受けやすい。これらのモードは、キュービットなどの回路の素子に結合することができ、したがって、信号損失およびデコヒーレンスを引き起こす可能性がある。これらのスプリアス・モードを取り除くために、通常は、コプレーナ導波路（ＣＰＷ）によって遮断されたグランド・プレーン間で交差接続が行われる。従来、エアブリッジとして知られている独立（free standing）の交差がその目的に使用されている。しかし、これらのエアブリッジの製造には、あまり望ましくない量子力学的デバイスまたは回路につながる問題が残っている。

【発明の概要】

【0005】

本発明の態様は、量子力学的デバイス内のブリッジ構造を製造するための方法を提供する。この方法は、互いに電気的に絶縁された第１の部分、第２の部分、および第３の部分に分割された第１の超伝導材料の層を上に成膜した基板を含んでいる下部構造を提供することを含む。この方法は、犠牲層を下部構造の上に成膜することと、第１の超伝導材料の第１の部分および第２の部分を、第２の超伝導材料のストリップと電気的に接続することとをさらに含み、第２の超伝導材料は第１の超伝導材料と異なっている。この方法は、第１の部分と第２の部分との間の第３の部分の上に第２の超伝導材料のストリップを含むブリッジ構造を形成するように、下部構造の上に成膜された犠牲層の一部を除去することも含み、ブリッジ構造は、第１の部分を第２の部分に電気的に接続するが、第３の部分を第１の部分に電気的に接続せず、第３の部分を第２の部分に電気的に接続しない。

【0006】

実施形態では、下部構造を提供することは、表面を有する基板を提供することと、第１の超伝導材料の層を基板の表面の上に成膜することとを含む。実施形態では、下部構造を提供することは、第１の超伝導材料の層の第１の部分、第２の部分、および第３の部分が、エッチングされた第１の溝およびエッチングされた第２の溝によって互いに間隔を空けられるように、第１の超伝導材料の層の第１の部分、第２の部分、および第３の部分を定めるために、第１の超伝導材料の層をエッチングして、第１の溝および第２の溝を形成することをさらに含む。

【0007】

実施形態では、基板はシリコンまたはサファイアを含む。実施形態では、第１の超伝導材料はニオブまたはアルミニウムを含む。実施形態では、犠牲層はチタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、またはタンタル（Ｔａ）、あるいはこれらの任意の組み合わせを含む。

【0008】

実施形態では、下部構造の上に犠牲層を成膜することは、超伝導犠牲材料を下部構造の上にスパッタリングすることを含む。実施形態では、第１の超伝導材料の第１の部分および第２の部分を第２の超伝導材料のストリップと電気的に接続することは、圧縮応力を受けた超伝導材料をスパッタリングして、第２の超伝導材料のストリップを形成することを含む。実施形態では、第１の超伝導材料の第１の部分および第２の部分を第２の超伝導材料のストリップと電気的に接続することは、ストリップの第１のベース・パッドを第１の部分に取り付けることと、ストリップの第２のベース・パッドを第２の部分に取り付けることとを含む。実施形態では、第１の超伝導材料の第１の部分および第２の部分を第２の超伝導材料のストリップと電気的に接続することは、第１の超伝導材料の第１の部分および第２の部分を多孔質の第２の超伝導材料のストリップと電気的に接続することを含む。

【0009】

実施形態では、基板の上に成膜された犠牲層の一部を除去することは、ストリップと第１の超伝導材料の第３の部分との間にすき間を形成し、第１の超伝導材料の第３の部分の上にブリッジ構造を定めるように、ストリップの下の犠牲層の一部をエッチングすることを含む。実施形態では、ストリップの下の犠牲層の一部をエッチングすることは、酸エッチングを使用して犠牲層の一部をエッチングすることを含む。実施形態では、ストリップの下の犠牲層の一部をエッチングすることは、第３の部分の上に成膜されたストリップの下の犠牲層をエッチングすることと、第１、第２、および第３の部分を分離する第１の溝および第２の溝内に成膜された犠牲層をエッチングすることと、ストリップの両端で犠牲層をエッチングしないこととを含む。

【0010】

実施形態では、下部構造を提供することは、表面を有する基板を提供することと、犠牲材料の層を基板の表面の上に成膜することと、犠牲材料の層を選択的にエッチングして、犠牲材料の第１および第２の間隔を空けられた部分を形成することと、犠牲材料の第１および第２の部分を除いて基板を選択的にエッチングすることと、第１の超伝導材料の層をエッチングされた基板および犠牲材料の第１および第２の部分の上に成膜することと、第１の超伝導材料の成膜された層および犠牲材料の第１および第２の部分を除去し、基板材料によって互いに電気的に絶縁された第１の部分、第２の部分、および第３の部分に分割された第１の超伝導材料の層を得ることとを含む。

【0011】

実施形態では、下部構造の上に犠牲層を成膜することは、超伝導犠牲材料を第１の超伝導材料の層の上にスパッタリングすることを含む。実施形態では、基板の上に成膜された犠牲層の一部を除去することは、ストリップと第１の超伝導材料の第３の部分との間にすき間を形成し、第１の超伝導材料の第３の部分の上にブリッジ構造を定めるように、ストリップの下の犠牲層の一部をエッチングすることと、超伝導材料の第１、第２、および第３の部分を分離する基板材料をエッチングすることとを含む。

【0012】

本発明の別の態様は、基板、および基板の上に成膜された第１の超伝導材料の層を含んでいる量子力学的デバイスを提供し、この層は、互いに電気的に絶縁された第１の部分、第２の部分、および第３の部分に分割されている。量子力学的デバイスは、第１の部分と第２の部分との間に位置している第３の部分の上で第１の部分および第２の部分に接続されたブリッジ構造をさらに含み、ブリッジ構造は、第１の超伝導材料の第１の部分および第２の部分を電気的に接続するように構成された第２の超伝導材料のストリップを有する。ストリップの第２の超伝導材料は、第１の超伝導材料と異なっている。

【0013】

実施形態では、ストリップの第２の超伝導材料は、少なくとも、第１の超伝導材料の層の第３の部分を横切る部分において多孔質である。実施形態では、第１の超伝導材料の第１の部分および第２の部分が、同じグランド電位に接続される。実施形態では、第１の超伝導材料の第３の部分は、キュービットとの間で電磁信号を搬送するように構成された信号線である。実施形態では、ブリッジ構造は、平面状のマイクロ波回路のスプリアス・モードを実質的に取り除くように構成される。実施形態では、第１の超伝導材料の層の第１の部分および第２の部分は、第１のキュービットとの間で第１の電磁信号を搬送するように構成された第１および第２の信号線であり、第３の部分は、第２のキュービットとの間で第２の電磁信号を搬送するように構成された第３の信号線である。

【0014】

実施形態では、量子力学的デバイスは、第１の超伝導材料の層の複数の位置で第１の超伝導材料の層の第１の部分および第２の部分を電気的に接続するために、規則的に間隔を空けられた複数のブリッジ構造をさらに含む。実施形態では、複数のブリッジ構造が、第１の超伝導材料の層の第１の部分および第２の部分を同じグランド電位に接続するように構成される。

【0015】

ブリッジ構造は、例えば、グランド・プレーンを接続することによって平面状のマイクロ波回路のスプリアス・モードを取り除くため、または信号線を越えるために使用されることができる。これによって、障害物に囲まれたキュービットにアクセスすることを可能にし、このようにして、超伝導２次元（２Ｄ：two-dimensional）量子回路の平面を分割することを可能にする。ブリッジ構造は、超伝導材料を含むことができ、キュービットおよび回路の他の部分を製造する第１の層の製造プロセスと比較して異なるプロセスを使用して製造される。これは、さまざまな材料を使用する柔軟性をもたらす。加えて、この方法および量子力学的デバイスは、ブリッジ構造のプレストレスおよび曲げられる性質に起因して、より良い歩留まりを実現する。さらに、信号線を異なる製造の実行によって接続する必要がなく、したがって、信号損失を減らすか、または低下させる。

【0016】

本開示に加えて、構造の関連する要素および部分の組み合わせの動作および機能の方法ならびに製造の経済性が、添付の図面を参照して以下の説明および添付の特許請求の範囲を検討したときに、さらに明らかになるであろう。それらすべてが、類似する参照番号がさまざまな図内の対応する部分を指定している本明細書の一部を形成する。しかし、それらの図面が単に例示および説明を目的としており、本発明の制限の定義として意図されていないということが、明確に理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1A】本発明の実施形態に記載された、第１の超伝導材料が上に成膜された基板を含んでいる下部構造の概略側面図である。

【図1B】本発明の実施形態に記載された、第１の超伝導材料が上に成膜された基板を含んでいる下部構造の概略上面図である。

【図2】本発明の別の実施形態に記載された、超伝導材料が上に成膜された基板の概略上面図である。

【図3】本発明の実施形態に記載された、第１の超伝導材料および犠牲レジスト層が上に成膜された基板の概略側面図である。

【図4A】本発明の実施形態に記載された、第１の超伝導材料の第３の部分の上の第２の超伝導材料のストリップを上に形成した下部構造の概略上面図である。

【図4B】本発明の実施形態に記載された、第１の超伝導材料の第３の部分の上で第１の超伝導材料の第４の部分および第５の部分を電気的に接続する第２の超伝導材料のストリップを上に形成した下部構造の概略上面図である。

【図5】本発明の実施形態に記載された、第２の超伝導材料のストリップを含むブリッジ構造を上に形成した下部構造の概略側面図である。

【図6】本発明の実施形態に記載された、ストリップおよびストリップの両端のベース・パッドを含んでいるブリッジ構造を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：scanning electron microscope）画像の図である。

【図7】本発明の実施形態に記載された、電磁伝送線の長さに沿って配置された複数のブリッジ構造を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像の図である。

【図8A】本発明の別の実施形態に記載された、犠牲層が上に成膜された基板の概略側面図である。

【図8B】本発明の別の実施形態に記載された、エッチングされた犠牲層が上に成膜された基板の概略上面図である。

【図8C】本発明の別の実施形態に記載された、図８Ｂに示された線８Ｃ－８Ｃで取得された、エッチングされた犠牲層が上に成膜された基板の概略断面図である。

【図8D】本発明の別の実施形態に記載された、エッチングされた犠牲材料層および選択的にエッチングされた基板を含む、基板の概略断面図である。

【図9A】本発明の別の実施形態に記載された、第１の超伝導材料の層が上にさらに成膜された基板の概略上面図である。

【図9B】本発明の実施形態に記載された、図９Ａに示された線９Ｂ－９Ｂで取得された、第１の超伝導材料の層が上にさらに成膜された基板の概略断面図である。

【図10A】本発明の実施形態に記載された、第１の部分、第２の部分、および第３の部分に分割された第１の超伝導材料の層を上に成膜した基板の概略上面図である。

【図10B】本発明の実施形態に記載された、基板の突起によって互いに電気的に絶縁された第１の部分、第２の部分、および第３の部分に分割された第１の超伝導材料の層を上に成膜した基板の概略断面図であり、この断面は、図１０Ａに示された線１０Ｂ－１０Ｂで取得された。

【図11】本発明の別の実施形態に記載された、下部構造の上に形成されたブリッジ構造の概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の実施形態では、量子力学的デバイス内のブリッジ構造を製造するための方法が提供されている。この方法は、第１の超伝導材料１０４の層を上に成膜した基板１０２を有する下部構造１００を提供することを含む。図１Ａは、本発明の実施形態に記載された、第１の超伝導材料１０４が上に成膜された基板１０２を含んでいる下部構造１００の概略側面図である。図１Ｂは、本発明の実施形態に記載された、第１の超伝導材料１０４が上に成膜された基板１０２を含んでいる下部構造１００の概略上面図である。実施形態では、基板１０２は、例えばシリコンまたはサファイアであることができる。実施形態では、第１の超伝導材料１０４は、ニオブ（Ｎｂ）、アルミニウム（Ａｌ）などを含んでよい。

【0019】

第１の超伝導材料層１０４は、図１Ｂに示されているように、互いに電気的に絶縁された第１の部分１０４Ａ、第２の部分１０４Ｂ、および第３の部分１０４Ｃに分割される。図１Ｂに示されているように、第１の部分１０４Ａ、第２の部分１０４Ｂ、および第３の部分１０４Ｃは、第１の部分１０４Ａと第３の部分１０４Ｃとの間の第１の溝１０６Ａおよび第２の部分１０４Ｂと第３の部分１０４Ｃとの間の第２の溝１０６Ｂの存在によって互いに電気的に絶縁され、これらの溝を通して基板１０２を見ることができる。

【0020】

実施形態では、図１Ａに示されているように、基板１０２は表面１０２Ａを有し、表面１０２Ａの上に、第１の超伝導材料１０４の層が成膜される。実施形態では、下部構造１００を提供することは、第１の超伝導材料１０４の層の第１の部分１０４Ａ、第２の部分１０４Ｂ、および第３の部分１０４Ｃが、エッチングされた第１の溝１０６Ａおよびエッチングされた第２の溝１０６Ｂによって互いに間隔を空けられるように、第１の超伝導材料１０４の層の第１の部分１０４Ａ、第２の部分１０４Ｂ、および第３の部分１０４Ｃを定めるために、第１の超伝導材料１０４の層をエッチングして、第１の溝１０６Ａおよび第２の溝１０６Ｂを形成することを含む。実施形態では、図１Ｂに示されているように、第３の部分１０４Ｃは、第１の部分１０４Ａと第２の部分１０４Ｂとの間に位置する。

【0021】

実施形態では、第１の超伝導材料１０４の第１の部分１０４Ａおよび第２の部分１０４Ｂが、同じグランド電位に接続される。実施形態では、第１の超伝導材料１０４の第３の部分１０４Ｃは、キュービット（図示されていない）との間で電磁信号を搬送するように構成された信号線である。

【0022】

図２は、本発明の別の実施形態に記載された、超伝導材料が上に成膜された基板の概略上面図である。実施形態では、この方法は、図２に示されているように、第１の超伝導材料の層２０４を上に成膜した基板２０２を有する下部構造２００を提供することを含んでもよい。この実施形態では、第１の超伝導材料層２０４は、第１の部分２０４Ａ、第２の部分２０４Ｂ、および第３の部分２０４Ｃを有する。実施形態では、第１の超伝導材料層２０４の第１の部分２０４Ａおよび第２の部分２０４Ｂが、同じグランド電位に接続される。実施形態では、第１の超伝導材料２０４の第３の部分２０４Ｃは、キュービット（図示されていない）との間で電磁信号を搬送するように構成された信号線である。図２に示されているように、第１の部分２０４Ａ、第２の部分２０４Ｂ、および第３の部分２０４Ｃは、第１の部分２０４Ａと第３の部分２０４Ｃとの間の第１の溝２０６Ａおよび第２の部分２０４Ｂと第３の部分２０４Ｃとの間の第２の溝２０６Ｂの存在によって互いに電気的に絶縁され、これらの溝を通して基板２０２を見ることができる。

【0023】

前の実施形態と同様に、下部構造２００を提供することは、第１の超伝導材料の層２０４の第１の部分２０４Ａ、第２の部分２０４Ｂ、および第３の部分２０４Ｃが、エッチングされた第１の溝２０６Ａおよびエッチングされた第２の溝２０６Ｂによって互いに間隔を空けられるように、第１の超伝導材料の層２０４の第１の部分２０４Ａ、第２の部分２０４Ｂ、および第３の部分２０４Ｃを定めるために、第１の超伝導材料層２０４の層をエッチングして、第１の溝２０６Ａおよび第２の溝２０６Ｂを形成することを含む。

【0024】

第１の部分２０４Ａ、第２の部分２０４Ｂ、および第３の部分２０４Ｃに加えて、第１の超伝導材料層２０４は、第４の部分２０４Ｄおよび第５の部分２０４Ｅをさらに含む。第４の部分２０４Ｄは、第１の部分２０４Ａ、第２の部分２０４Ｂ、および第３の部分２０４Ｃから電気的に絶縁される。同様に、第５の部分２０４Ｅも、第１の部分２０４Ａ、第２の部分２０４Ｂ、第３の部分２０４Ｃ、および第４の部分２０４Ｄから電気的に絶縁される。第４の部分２０４Ｄは、第１の超伝導材料２０４の層内でエッチングされた溝２０６Ｃの存在によって第１の部分２０４Ａから電気的に絶縁される。溝２０６Ｃは、第４の部分２０４Ｄを第１の部分２０４Ａから絶縁するために、Ｕ字形を形成する。第５の部分２０４Ｅは、第１の超伝導材料２０４の層内でエッチングされた溝２０６Ｄの存在によって第２の部分２０４Ｂから電気的に絶縁される。溝２０６Ｄは、第５の部分２０４Ｅを第２の部分２０４Ｂから絶縁するために、Ｕ字形を形成する。

【0025】

実施形態では、第１の部分２０４Ａおよび第２の部分２０４Ｂが、両方ともグランド電位に電気的に接続される。実施形態では、第３の部分２０４Ｃは、第１のキュービットとの間で第１の電磁信号を搬送するように構成された第１の信号線である。実施形態では、第４の部分２０４Ｄおよび第５の部分２０４Ｅは、ブリッジ構造を使用して互いに接続された場合、第２のキュービットとの間で第２の電磁信号を搬送するように構成された第２の信号線を形成する。

【0026】

図３は、本発明の実施形態に記載された、第１の超伝導材料１０４、２０４および犠牲レジスト層４０２が上に成膜された基板１０２、２０２の概略側面図である。実施形態では、この方法は、下部構造１００、２００の上に犠牲層４０２を成膜することをさらに含む。実施形態では、犠牲層はチタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、またはタンタル（Ｔａ）、あるいはこれらの任意の組み合わせを含む。実施形態では、犠牲層４０２を成膜することは、超伝導犠牲材料を下部構造１００、２００の上にスパッタリングすることを含む。実施形態では、犠牲層４０２は、第１の超伝導材料層１０４、２０４の上、および溝１０６Ａ、１０６Ｂ、２０６Ａ、２０６Ｂ、２０６Ｃ、２０６Ｄ内の基板１０２、２０２の上に成膜される。

【0027】

実施形態では、この方法は、第１の超伝導材料１０４、２０４の第１の部分１０４Ａ、２０４Ａおよび第２の部分１０４Ｂ、２０４Ｂを第２の超伝導材料４０４のストリップ５０２と電気的に接続することを含み、第２の超伝導材料４０４は第１の超伝導材料１０４、２０４と異なっている。図４Ａは、本発明の実施形態に記載された、第３の部分１０４Ｃ、２０４Ｃの上の第２の超伝導材料４０４のストリップ５０２を上に形成した下部構造１００、２００の概略上面図である。

【0028】

実施形態では、図３に示されているように、第２の超伝導材料４０４が犠牲層４０２の上に成膜される。第２の超伝導材料４０４は、第１の超伝導材料１０４、２０４と異なっている。実施形態では、図４Ａに示されているように、下部構造１００、２００の上に第２の超伝導材料４０４を成膜することは、圧縮応力を受けた超伝導材料４０４をスパッタリングして、第２の超伝導材料４０４のストリップ５０２を形成することを含む。実施形態では、図４Ａに示されているように、ストリップ５０２は、第３の部分１０４Ｃ、２０４Ｃを横切るか、または交差する。ストリップ５０２は、実質的に直角に第３の部分１０４Ｃ、２０４Ｃと交差して示されているが、当然のことながら、任意のその他の角度で第３の部分１０４Ｃ、２０４Ｃと交差するようにストリップ５０２を作ることができる。実施形態では、第１の超伝導材料１０４、２０４の第１の部分１０４Ａ、２０４Ａおよび第２の部分１０４Ｂ、２０４Ｂを第２の超伝導材料４０４のストリップ５０２と電気的に接続することは、ストリップ５０２の端部にある第１のベース・パッド５０２Ａを第１の部分１０４Ａ、２０４Ａに取り付けることと、ストリップ５０２の端部にある第２のベース・パッド５０２Ｂを第２の部分１０４Ｂ、２０４Ｂに取り付けることとを含む。

【0029】

図４Ｂは、本発明の実施形態に記載された、第３の部分２０４Ｃの上で第４の部分２０４Ｄおよび第５の部分２０４Ｅを電気的に接続する第２の超伝導材料４０４のストリップ５０３を上に形成した下部構造１００、２００の概略上面図である。実施形態では、この方法は、第１の超伝導材料２０４の第４の部分２０４Ｄおよび第５の部分２０４Ｅを第２の超伝導材料４０４のストリップ５０３と電気的に接続することを含むこともでき、第２の超伝導材料４０４は第１の超伝導材料２０４と異なっている。実施形態では、第１の超伝導材料２０４の第４の部分２０４Ｄおよび第５の部分２０４Ｅを第２の超伝導材料４０４のストリップ５０３と電気的に接続することは、例えば電磁信号をキュービットとの間で送信するための線を形成するように、ストリップ５０３の端部にある第１のベース・パッド５０３Ａを第４の部分２０４Ｄに取り付けることと、ストリップ５０３の端部にある第２のベース・パッド５０３Ｂを第５の部分２０４Ｅに取り付けることとを含む。この場合、ストリップ５０３は、図４Ｂに示されているように、第１の部分２０４Ａ、第２の部分２０４Ｂ、および第３の部分２０４Ｃを横切る。実施形態では、第２の超伝導材料４０４のストリップ５０３は、多孔質の第２の超伝導材料４０４のストリップを含む。

【0030】

実施形態では、この方法は、第１の部分１０４Ａ、２０４Ａと第２の部分１０４Ｂ、２０４Ｂとの間の第３の部分１０４Ｃ、２０４Ｃの上に第２の超伝導材料４０４のストリップ５０２、５０３を含むブリッジ構造６０２を形成するように、下部構造１００、２００の上に成膜された犠牲層４０２の一部を除去することを含む。図５は、本発明の実施形態に記載された、ストリップ５０２、５０３を含むブリッジ構造６０２を上に形成した下部構造１００、２００の概略側面図である。実施形態では、第１の超伝導材料１０４、２０４のブリッジ構造６０２と第３の部分１０４Ｃ、２０４Ｃとの間に空間またはすき間「Ｇ」を形成するように、ブリッジ構造６０２のストリップ５０２、５０３の近くおよび下の犠牲層４０２の一部が除去される。実施形態では、すき間「Ｇ」は、例えば約２μｍ～４μｍの範囲内であることができる。実施形態では、ブリッジ構造６０２は、第１の超伝導材料１０４、２０４の第３の部分１０４Ｃ、２０４Ｃの上を通過する。ブリッジ構造６０２は、第１の部分１０４Ａ、２０４Ａを第２の部分１０４Ｂ、２０４Ｂに電気的に接続するが、第３の部分１０４Ｃ、２０４Ｃを第１の部分１０４Ａ、２０４Ａに電気的に接続せず、第３の部分１０４Ｃ、２０４Ｃを第２の部分１０４Ｂ、２０４Ｂに電気的に接続しない。

【0031】

実施形態では、下部構造１００、２００の上に成膜された犠牲層４０２の一部を除去することは、ストリップ５０２と第１の超伝導材料１０４、２０４の第３の部分１０４Ｃ、２０４Ｃとの間にすき間「Ｇ」を形成し、第１の超伝導材料１０４、２０４の第３の部分１０４Ｃ、２０４Ｃの上にブリッジ構造６０２を定めるように、ストリップ５０２の下の犠牲層４０２の一部をエッチングすることを含む。実施形態では、ストリップ５０２の下の犠牲層４０２の一部をエッチングすることは、第３の部分１０４Ｃ、２０４Ｃの上に成膜されたストリップ５０２、５０３の下の犠牲層４０２をエッチングすることと、第１の部分１０４Ａ、２０４Ａ、第２の部分１０４Ｂ、２０４Ｂ、および第３の部分１０４Ｃ、２０４Ｃを分離している第１の溝１０６Ａ、２０６Ａおよび第２の溝１０６Ｂ、２０６Ｂ内に成膜された犠牲層をエッチングすることと、ベース・パッド５０２Ａ、５０３Ａおよび５０２Ｂ、５０３Ｂの下を含むストリップ５０２、５０３の両端で犠牲層４０２をエッチングしないことを含む。実施形態では、ストリップ５０２、５０３の下の犠牲層４０２の一部をエッチングすることは、酸エッチングを使用して犠牲層４０２の一部をエッチングすることを含む。

【0032】

図６は、本発明の実施形態に記載された、ストリップ５０２ならびにベース・パッド５０２Ａおよび５０２Ｂを含んでいるブリッジ構造６０２を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。ブリッジ構造６０２のストリップ５０２は、多孔質である超伝導材料４０４から作られる。ストリップ５０２の多孔性は、ブリッジ構造６０２を形成するために、流体化学エッチング液が犠牲層４０２に達することができるようにすることによって、ストリップ５０２の下の犠牲層４０２の化学エッチングを可能にする。

【0033】

図７は、本発明の実施形態に記載された、電磁伝送線の長さに沿って配置された複数のブリッジ構造６０２を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。各ブリッジ構造６０２は、第１の超伝導材料１０４、２０４の第３の部分１０４Ｃ、２０４Ｃの上を通過しながら、（例えば、グランド電位に接続された）第１の超伝導材料１０４、２０４の第１の部分１０４Ａ、２０４Ａを第２の部分１０４Ｂ、２０４Ｂに電気的に接続する。第３の部分１０４Ｃ、２０４Ｃは、例えばキュービットとの間で電磁信号を搬送するための伝送線の一部を形成する。実施形態では、スプリアス・モードを減らすか、または実質的に取り除くために、複数のブリッジ構造６０２の間隔を規則的に空けることができ、そうしないとスプリアス・モードが生じることがある。

【0034】

図８Ａは、本発明の別の実施形態に記載された、犠牲層８０４が上に成膜された基板８０２の概略側面図である。図８Ｂは、本発明の別の実施形態に記載された、エッチングされた犠牲層８０４が上に成膜された基板８０２の概略上面図である。図８Ｃは、本発明の別の実施形態に記載された、図８Ｂに示された線８Ｃ－８Ｃで取得された、エッチングされた犠牲層８０４が上に成膜された基板８０２の概略断面図である。

【0035】

ブリッジ構造を製造する前述した方法と同様に、以下の方法は、図８Ａに示されているように、犠牲材料層８０４の層を上に成膜した基板８０２を提供することも含む。実施形態では、基板８０２は、例えばシリコンまたはサファイアであることができる。実施形態では、犠牲材料層８０４は、例えば酸化物であることができる。しかし、その他の材料を使用することもできる。基板８０２は表面８０２Ａを有する。この方法は、図８Ａに示されているように、犠牲材料８０４の層を基板８０２の表面８０２Ａの上に成膜することを含む。実施形態では、犠牲材料層８０４を基板８０２の上に成膜することは、超伝導犠牲材料８０４を基板８０２の表面８０２Ａの上にスパッタリングすることを含む。この方法は、図８Ｂの上面図および図８Ｃの断面図に示されているように、犠牲材料８０４の層を選択的にエッチングし、犠牲材料８０４の第１および第２の間隔を空けられた部分８０４Ａおよび８０４Ｂを形成することを含む。

【0036】

この方法は、犠牲材料８０４の第１の部分８０４Ａおよび第２の部分８０４Ｂを除いて、基板８０２を選択的にエッチングすることをさらに含む。図８Ｄは、本発明の別の実施形態に記載された、エッチングされた犠牲材料層８０４および選択的にエッチングされた基板８０２を含む、基板８０２の概略断面図である。図８Ｄに示されているように、基板８０２をエッチングした後に、第１および第２の部分８０４Ａおよび８０４Ｂが、基板８０２の２つの各突起８１２Ａおよび８１２Ｂの上に位置している。

【0037】

この方法は、図９Ａおよび図９Ｂに示されているように、第１の超伝導材料８０６の層を、エッチングされた基板８０２の上、ならびに犠牲材料８０４の第１および第２の部分８０４Ａおよび８０４Ｂの上に成膜することをさらに含む。実施形態では、第１の超伝導材料は、例えばニオブ（Ｎｂ）であることができる。しかし、その他の超伝導材料を使用することもできる。図９Ａは、本発明の別の実施形態に記載された、第１の超伝導材料８０６の層が上にさらに成膜された基板８０２の概略上面図である。図９Ｂは、図９Ａに示された線９Ｂ－９Ｂで取得された、第１の超伝導材料８０６の層が上にさらに成膜された基板８０２の概略断面図である。図９Ｂに示されているように、実施形態では、第１の超伝導材料８０６の層内の２つの突起８０６Ａおよび８０６Ｂが、基板８０２の各突起８１２Ａおよび８１２Ｂの上に形成され、突起８１２Ａおよび８１２Ｂの上に、犠牲材料８０４の第１および第２の部分８０４Ａおよび８０４Ｂが成膜される。

【0038】

この方法は、第１の超伝導材料８０６の成膜された層、ならびに犠牲材料８０４の第１の部分８０４Ａおよび第２の部分８０４Ｂを除去し、図１０Ａおよび１０Ｂに示されているように、基板材料８０２によって互いに電気的に絶縁された第１の部分１００２Ａ、第２の部分１００２Ｂ、および第３の部分１００２Ｃに分割された第１の超伝導材料８０６の層を取得することも含む。図１０Ａは、本発明の実施形態に記載された、第１の部分１００２Ａ、第２の部分１００２Ｂ、および第３の部分１００２Ｃに分割された第１の超伝導材料８０６の層を上に成膜した基板８０２の概略上面図である。図１０Ａに示されているように、第１の超伝導材料８０６の成膜された層ならびに犠牲材料８０４の第１の部分８０４Ａおよび第２の部分８０４Ｂが、図９Ｂに示された線１０Ｂ－１０Ｂまで除去され、第１の部分１００２Ａ、第２の部分１００２Ｂ、および第３の部分１００２Ｃに分割された第１の超伝導材料８０６の層を取得する。実施形態では、第１の超伝導材料８０６の成膜された層が、例えば、超伝導材料８０６が平坦化されるダマシン・プロセスとも呼ばれる化学的または機械的研磨を使用することによって除去される。この除去の後に、例えば、ウェットまたはドライ・エッチング・プロセスを使用して犠牲材料８０４の第１の部分８０４Ａおよび第２の部分８０４Ｂを除去することが続く。

【0039】

第１の部分１００２Ａ、第２の部分１００２Ｂ、および第３の部分１００２Ｃは、図１０Ｂに示されているように、基板８０２の突起８１２Ａおよび８１２Ｂによって互いに電気的に絶縁される。図１０Ｂは、本発明の実施形態に記載された、基板８０２の突起８１２Ａおよび８１２Ｂによって互いに電気的に絶縁された第１の部分１００２Ａ、第２の部分１００２Ｂ、および第３の部分１００２Ｃに分割された第１の超伝導材料８０６の層を上に成膜した基板８０２の概略断面図であり、この断面は、図１０Ａに示された線１０Ｂ－１０Ｂで取得された。図１０Ｂに示されている得られた下部構造１０００は、第１の部分１００２Ａ、第２の部分１００２Ｂ、および第３の部分１００２Ｃに分割された第１の超伝導材料８０６の層を上に成膜した基板８０２を含んでいる。

【0040】

上記のステップに続いて、ブリッジ構造を得るために、図１Ａ～５を参照して上で説明されたステップと同様のステップが実行される。図１１は、本発明の別の実施形態に記載された、下部構造１０００の上に形成されたブリッジ構造１１００の概略断面図である。ブリッジ構造１１００を得るために、この方法は、超伝導犠牲層１１０２を下部構造１０００の上に成膜することをさらに含む。実施形態では、犠牲超伝導層は、例えばチタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、またはタンタル（Ｔａ）、あるいはこれらの任意の組み合わせから作られることができる。実施形態では、犠牲層１１０２を成膜することは、超伝導犠牲材料を下部構造１０００の上にスパッタリングすることを含む。実施形態では、超伝導犠牲層１１０２は、第１の超伝導材料層８０６の上、および基板８０２の突起８２１Ａおよび８１２Ｂの上に成膜される。

【0041】

実施形態では、この方法は、第１の超伝導材料８０６の第１の部分１００２Ａおよび第２の部分１００２Ｂを第２の超伝導材料１１０６のストリップ１１０４と電気的に接続することを含み、第２の超伝導材料１１０６は第１の超伝導材料８０６と異なっている。

【0042】

実施形態では、第２の超伝導材料１１０６が超伝導犠牲層１１０２の上に成膜される。実施形態では、図１１に示されているように、下部構造１０００の上に第２の超伝導材料１１０６を成膜することは、圧縮応力を受けた超伝導材料をスパッタリングして、第２の超伝導材料１１０６のストリップ１１０４を形成することを含む。実施形態では、図１１に示されているように、ストリップ１１０４は、第３の部分１００２Ｃを横切る。実施形態では、第１の超伝導材料８０６の第１の部分１００２Ａおよび第２の部分１００２Ｂを第２の超伝導材料１１０６のストリップ１１０４と電気的に接続することは、ストリップ１１０４の第１のベース・パッド１１０４Ａを第１の部分１００２Ａに取り付けることと、ストリップ１１０４の第２のベース・パッド１１０４Ｂを第２の部分１００２Ｂに取り付けることとを含む。

【0043】

実施形態では、この方法は、第１の部分１００２Ａと第２の部分１００２Ｂとの間の第３の部分１００２Ｃの上に第２の超伝導材料１１０６のストリップ１１０４を含むブリッジ構造１１００を形成するように、下部構造１０００の上に成膜された超伝導犠牲層１１０２の一部を除去することを含む。実施形態では、第１の超伝導材料８０６のブリッジ構造１１０４と第３の部分１００２Ｃとの間に空間またはすき間「Ｇ」を形成するように、ブリッジ構造１１００のストリップ１１０４の近くおよび下の超伝導犠牲層１１０２の一部が除去される。実施形態では、すき間「Ｇ」は、例えば約２μｍ～４μｍの範囲内であることができる。実施形態では、ブリッジ構造１１００は、第１の超伝導材料８０６の第３の部分１００２Ｃの上を通過する。ブリッジ構造１１００は、第１の部分１００２Ａを第２の部分１１０２Ｂに電気的に接続するが、第３の部分１００２Ｃを第１の部分１００２Ａに電気的に接続せず、第３の部分１００２Ｃを第２の部分１００２Ｂに電気的に接続しない。

【0044】

実施形態では、図１１に示されているように、下部構造１０００の上に成膜された超伝導犠牲層１１０２の一部を除去することは、ストリップ１１０４と第１の超伝導材料８０６の第３の部分１００２Ｃとの間にすき間「Ｇ」を形成し、第１の超伝導材料８０６の第３の部分１００２Ｃの上にブリッジ構造１１００を定めるように、ストリップ１１０４の下の超伝導犠牲層１１０２の一部をエッチングすることを含む。実施形態では、ストリップ１１０４の下の超伝導犠牲層１１０２の一部をエッチングすることは、第３の部分１００２Ｃの上に成膜されたストリップ１１０４の下の犠牲層１１０２をエッチングするが、ベース・パッド１１０４Ａおよび１１０４Ｂの下を含むストリップ１１０４の両端で犠牲層１１０２をエッチングしないことを含む。実施形態では、ストリップ１１０４の下の超伝導犠牲層１１０２の一部をエッチングすることは、例えば、酸エッチングを使用して犠牲層１１０２の一部をエッチングすることを含む。

【0045】

上記の段落から理解されることができるように、量子力学的デバイスが提供されている。図５および１１、ならびに図６および７のＳＥＭ画像には、量子力学的デバイスの構成要素が概略的に示されている。実施形態では、量子力学的デバイスは基板１０２、２０２、８０２を含む。量子力学的デバイスは、基板１０２、２０２、８０２の上に成膜された第１の超伝導材料１０４、２０４、８０６の層も含む。第１の超伝導材料１０４、２０４、８０６の層は、互いに電気的に絶縁された第１の部分１０４Ａ、２０４Ａ、１００２Ａ、第２の部分１０４Ｂ、２０４Ｂ、１００２Ｂ、および第３の部分１０４Ｃ、２０４Ｃ、１００２Ｃに分割される。量子力学的デバイスは、第１の部分１０４Ａ、２０４Ａ、１００２Ａと第２の部分１０４Ｂ、２０４Ｂ、１００２Ｂとの間に位置する第３の部分１０４Ｃ、２０４Ｃ、１００２Ｃの上の、第１の部分１０４Ａ、２０４Ａ、１００２Ａおよび第２の部分１０４Ｂ、２０４Ｂ、１００２Ｂに接続されたブリッジ構造６０２、１１００も含む。ブリッジ構造６０２、１１００は、第１の超伝導材料１０４、２０４、８０６の第１の部分１０４Ａ、２０４Ａ、１００２Ａおよび第２の部分１０４Ｂ、２０４Ｂ、１００２Ｂを電気的に接続するように構成された第２の超伝導材料４０４、１１０６のストリップ５０２、１１０４を含む。ストリップ５０２、１１０４の第２の超伝導材料４０４、１１０６は、第１の超伝導材料１０４、２０４、８０６と異なっている。

【0046】

実施形態では、ストリップ５０２、１１０４の第２の超伝導材料４０４、１１０６は、少なくとも、第１の超伝導材料１０４、２０４、８０６の層の第３の部分１０４Ｃ、２０４Ｃ、１００２Ｃを横切る部分において多孔質である。実施形態では、ブリッジ構造６０２、１１００は、平面状のマイクロ波回路のスプリアス・モードを実質的に取り除くように構成される。

【0047】

実施形態では、例えば図７に示されているように、量子力学的デバイスは、第１の超伝導材料１０４、２０４、８０６の層の複数の位置で第１の超伝導材料１０４、２０４、８０６の層の第１の部分１０４Ａ、２０４Ａ、１００２Ａおよび第２の部分１０４Ｂ、２０４Ｂ、１００２Ｂを電気的に接続するために、規則的に間隔を空けられた複数のブリッジ構造６０２、１１００を含む。実施形態では、複数のブリッジ構造６０２、１１００が、第１の超伝導材料１０４、２０４、８０６の層の第１の部分１０４Ａ、２０４Ａ、１００２Ａおよび第２の部分１０４Ｂ、２０４Ｂ、１００２Ｂを同じグランド電位に接続するように構成される。

【0048】

本発明のさまざまな実施形態の説明は、例示の目的で提示されているが、網羅的であるよう意図されておらず、開示された実施形態に制限されるよう意図されてもいない。説明された実施形態の範囲および思想から逸脱しない多くの変更および変形が、当業者にとって明らかであろう。本明細書で使用された用語は、実施形態の原理、実際の適用、または市場で見られる技術を超える技術的改良を最も適切に説明するため、または他の当業者が本明細書で開示された実施形態を理解できるようにするために選択されている。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図11】