特許 7721234 電流バイアスされた調整が可能な量子ビット

(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】2025-08-01

(45)【発行日】2025-08-12

(54)【発明の名称】電流バイアスされた調整が可能な量子ビット

(51)【国際特許分類】

   G06N 10/40 20220101AFI20250804BHJP

   H10N 60/10 20230101ALI20250804BHJP

   G06F 7/38 20060101ALI20250804BHJP

【ＦＩ】

G06N10/40

H10N60/10 K ZAA

G06F7/38 510

G06F7/38 610

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2023511805

(86)(22)【出願日】2021-09-21

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-24

(86)【国際出願番号】 EP2021075854

(87)【国際公開番号】W WO2022063736

(87)【国際公開日】2022-03-31

【審査請求日】2024-02-15

(31)【優先権主張番号】17/031,369

(32)【優先日】2020-09-24

(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】プン、ティモシー

【審査官】北川 純次

(56)【参考文献】

【文献】特表２００５－５２４９８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－００５９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５１６６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００８－５２７６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５２４７９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｎ １０／００ － １０／８０

Ｈ１０Ｎ ６０／１０

Ｇ０６Ｆ ７／３８

Ｈ０３Ｋ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

デバイスであって、
前記デバイスの第１の電流経路に沿って位置する第１のジョセフソン接合と、
前記第１の電流経路と並列な前記デバイスの第２の電流経路に沿って直列に結合された第２のジョセフソン接合および第３のジョセフソン接合と、
電流を生成する電流発生器コンポーネントと、
第１の端子および第２の端子を備えているコンデンサと
を備え、
前記第１の端子が前記第２のジョセフソン接合および前記第３のジョセフソン接合に関連付けられ、前記第２の端子が前記デバイスのグランドに関連付けられる、デバイス。

【請求項2】

前記デバイスが量子ビット・デバイスである、請求項１に記載のデバイス。

【請求項3】

前記デバイスがトランズモン量子ビット・デバイスである、請求項１または２に記載のデバイス。

【請求項4】

前記電流発生器コンポーネントによって、各ジョセフソン接合間の位相差を変更して、前記デバイスの周波数を制御する、請求項１ないし３のいずれかに記載のデバイス。

【請求項5】

前記電流発生器コンポーネントによって前記デバイスに加えられる電流の量と、前記第１のジョセフソン接合に対する前記第２のジョセフソン接合および前記第３のジョセフソン接合のサイズとに基づいて、各ジョセフソン接合間の位相差を変更して、前記デバイスの前記周波数を制御する、請求項４に記載のデバイス。

【請求項6】

前記第１のジョセフソン接合の面積が、前記第２のジョセフソン接合および前記第３のジョセフソン接合の面積と比較してより大きく、前記第１のジョセフソン接合の面積が前記第２のジョセフソン接合および前記第３のジョセフソン接合の面積より大きいということに基づいて、前記第１の電流経路と前記第２の電流経路の間の電流分割比が増やされる、請求項１ないし５のいずれかに記載のデバイス。

【請求項7】

前記第１の電流経路に沿って位置する第１の誘導コンポーネントと、
前記第２の電流経路に沿って位置する第２の誘導コンポーネントとさらに備える、請求項１ないし６のいずれかに記載のデバイス。

【請求項8】

ローパス・フィルタを前記電流に適用するローパス・フィルタ・コンポーネントであって、前記ローパス・フィルタ・コンポーネントから出力されたフィルタリング済みの電流の少なくとも一部が、前記第１の電流経路および前記第２の電流経路に供給され、前記ローパス・フィルタが、前記ローパス・フィルタのカットオフ周波数を示す定義されたしきい値周波数に関連付けられる、前記ローパス・フィルタ・コンポーネントと、
出力された前記フィルタリング済みの電流の別の一部を前記デバイスのグランドに方向転換する電流スプリッタ・コンポーネントとをさらに備える、請求項１ないし７のいずれかに記載のデバイス。

【請求項9】

デバイスの第１の電流経路に沿って第１のジョセフソン接合を形成することと、
前記第１の電流経路と並列な前記デバイスの第２の電流経路に沿って直列に結合された第２のジョセフソン接合および第３のジョセフソン接合を形成することと、
電流を生成する電流発生器コンポーネントを形成することと、
第１の端子および第２の端子を備えているコンデンサを形成することと
を含み、
前記第１の端子が前記第２の電流経路に関連付けられ、前記第２の端子が前記デバイスのグランドに関連付けられる、
方法。

【請求項10】

前記デバイスが量子ビット・デバイスである、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記量子ビット・デバイスがトランズモン量子ビット・デバイスである、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記電流発生器コンポーネントによって前記デバイスに加えられる電流のレベルと、前記第１のジョセフソン接合に対する前記第２のジョセフソン接合および前記第３のジョセフソン接合のサイズとに基づいて、各ジョセフソン接合間の位相差を変更して、前記デバイスの周波数を調整することをさらに含む、請求項９ないし１１のいずれかに記載の方法。

【請求項13】

前記第１のジョセフソン接合の面積が、前記第２のジョセフソン接合および前記第３のジョセフソン接合の各々の面積より大きく、前記第１のジョセフソン接合の面積が前記第２のジョセフソン接合および前記第３のジョセフソン接合の面積より大きいということに基づいて、前記第１の電流経路と前記第２の電流経路の間の電流分割比が増やされる、請求項９ないし１２のいずれかに記載の方法。

【請求項14】

前記第１の電流経路が、第１のインダクタンス・レベルを有する第１のワイヤに関連付けられ、前記第２の電流経路が、第２のインダクタンス・レベルを有する第２のワイヤに関連付けられる、請求項９ないし１３のいずれかに記載の方法。

【請求項15】

量子ビット・デバイスであって、
前記デバイスの第１の電流経路に沿って位置する高カイネティック・インダクタンス・ワイヤであって、前記高カイネティック・インダクタンス・ワイヤが、定義されたしきい値カイネティック・インダクタンス・レベルを満たすカイネティック・インダクタンス・レベルを有する、前記高カイネティック・インダクタンス・ワイヤと、
前記第１の電流経路と並列な前記デバイスの第２の電流経路に沿って直列に結合された第１のジョセフソン接合および第２のジョセフソン接合と、
電流を生成する電流発生器コンポーネントと、
第１の端子および第２の端子を備えているコンデンサと
を備え、
前記第１の端子が前記第２の電流経路に関連付けられ、前記第２の端子が前記量子ビット・デバイスのグランドに関連付けられる、量子ビット・デバイス。

【請求項16】

前記量子ビット・デバイスがトランズモン量子ビット・デバイスである、請求項１５に記載の量子ビット・デバイス。

【請求項17】

前記電流発生器コンポーネントによって前記量子ビット・デバイスに加えられる電流の量と、前記高カイネティック・インダクタンス・ワイヤに対する前記第１のジョセフソン接合および前記第２のジョセフソン接合のサイズとに基づいて、各ジョセフソン接合間の位相差を変更して、前記量子ビット・デバイスの周波数を調節する、請求項１５または１６に記載の量子ビット・デバイス。

【請求項18】

前記第１の電流経路と前記第２の電流経路の間の電流分割比が、前記高カイネティック・インダクタンス・ワイヤ、前記第１のジョセフソン接合、および前記第２のジョセフソン接合の間の関係に基づく、請求項１５ないし１７のいずれかに記載の量子ビット・デバイス。

【請求項19】

前記第１の電流経路に沿って位置する第１の誘導コンポーネントと、
前記第２の電流経路に沿って位置する第２の誘導コンポーネントとをさらに備える、請求項１５ないし１８のいずれかに記載の量子ビット・デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、量子回路に関し、より詳細には、電流バイアスされた調整が可能な量子ビットに関する。

【発明の概要】

【0002】

以下に、開示される主題の１つまたは複数の実施形態の基本的理解を可能にするための概要を示す。この概要は、主要な要素または重要な要素を特定するよう意図されておらず、特定の実施形態の範囲または特許請求の範囲を正確に説明するよう意図されていない。この概要の唯一の目的は、後で提示されるより詳細な説明のための前置きとして、概念を簡略化された形態で提示することである。本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態では、電流バイアスされた調整が可能な量子ビットの作成、設計、または利用、あるいはその組み合わせ容易にすることができるシステム、デバイス、構造、方法、装置、またはコンピュータ・プログラム製品、あるいはその組み合わせが提示される。

【0003】

実施形態によれば、デバイスは、デバイスの第１の電流経路に沿って位置する第１のジョセフソン接合を備えることができる。このデバイスは、第１の電流経路と並列なデバイスの第２の電流経路に沿って直列に結合された第２のジョセフソン接合および第３のジョセフソン接合を備えることもできる。

【0004】

別の実施形態は、デバイスの第１の電流経路に沿って第１のジョセフソン接合を形成することを含むことができる方法に関連している。この方法は、第１の電流経路と並列なデバイスの第２の電流経路に沿って直列に結合された第２のジョセフソン接合および第３のジョセフソン接合を形成することを含むこともできる。

【0005】

さらなる実施形態は、デバイスの第１の電流経路に沿って位置する高カイネティック・インダクタンス・ワイヤを備えることができる量子ビット・デバイスに関連しており、高カイネティック・インダクタンス・ワイヤは、定義されたしきい値カイネティック・インダクタンス・レベル（threshold kinetic inductance level）を満たすカイネティック・インダクタンス・レベルを有する。量子ビット・デバイスは、第１の電流経路と並列なデバイスの第２の電流経路に沿って直列に結合された第１のジョセフソン接合および第２のジョセフソン接合を備えることもできる。

【0006】

これらおよびその他の特徴は、以下の詳細な実施形態例の説明から明らかになり、その説明は添付の図面と併せて読む必要がある。

【0007】

本特許ファイルまたは出願ファイルは、カラーで作成された少なくとも１つの図面を含む。カラー図面を含む本特許または特許出願公開のコピーは、要求および必要な料金の支払いに応じて、米国特許局によって提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、望ましい電流バイアスされた周波数調整を提供するために利用され得る、例示的な非限定的デバイスを示す図である。

【図2】開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、電流の関数としてデバイスの周波数（例えば、量子ビット周波数）の例示的なグラフを示す図である。

【図3】開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、電流の関数としてデバイスのインダクタンスの例示的なグラフを示す図である。

【図4】開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、さまざまなサイズの第１、第２、および第３のジョセフソン接合に関してデバイス（例えば、電流バイアスされた周波数調整が可能な量子ビット・デバイス）の各設計曲線の例示的なグラフを示す図である。

【図5】開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、さまざまなサイズの第１、第２、および第３のジョセフソン接合に関してデバイス（例えば、電流バイアスされた周波数調整が可能な量子ビット・デバイス）の各設計曲線の例示的なグラフを示す図である。

【図6】開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、さまざまなサイズの第１、第２、および第３のジョセフソン接合に関してデバイス（例えば、電流バイアスされた周波数調整が可能な量子ビット・デバイス）の各設計曲線の例示的なグラフを示す図である。

【図7】開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、さまざまなサイズの第１、第２、および第３のジョセフソン接合に関してデバイス（例えば、電流バイアスされた周波数調整が可能な量子ビット・デバイス）の各設計曲線の例示的なグラフを示す図である。

【図8】開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、望ましい電流バイアスされた周波数調整を提供するために利用されることが可能であり、電気的ノイズおよびパーセル損失に対するデバイスの感度を低下させることを容易にするためにローパス・フィルタまたは電流スプリッタあるいはその両方を採用することができる、例示的なデバイスを示す図である。

【図9】デバイスがローパス・フィルタ・コンポーネントおよび電流スプリッタ・コンポーネントを含むか、電流スプリッタ・コンポーネントのみを含むか、またはローパス・フィルタ・コンポーネントも電流スプリッタ・コンポーネントも含まない、さまざまな実施形態での、入力電流の関数としてのデバイスの量子ビット周波数の例示的なグラフを示す図である。

【図10】デバイスがローパス・フィルタ・コンポーネントおよび電流スプリッタ・コンポーネントを含むか、電流スプリッタ・コンポーネントのみを含むか、またはローパス・フィルタ・コンポーネントも電流スプリッタ・コンポーネントも含まない、さまざまな実施形態での、入力電流の関数としてのデバイスの非調和性の例示的なグラフを示す図である。

【図11】デバイスがローパス・フィルタ・コンポーネントおよび電流スプリッタ・コンポーネントを含むか、電流スプリッタ・コンポーネントのみを含むか、またはローパス・フィルタ・コンポーネントも電流スプリッタ・コンポーネントも含まない、さまざまな実施形態での、入力電流の関数としてのデバイスのＴ_１パーセル境界（T₁ Purcell bound）の例示的なグラフを示す図である。

【図12】開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、入力電流の関数としてデバイスの望ましい周波数Ｔ_２ ^＊の例示的なグラフを示す図である。

【図13】開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、望ましい電流バイアスされた周波数調整を提供するために利用されることが可能であり、望ましく小さい相互インダクタンスを有し、ノイズに対する望ましく低下した感度も有するように望ましく変更された形状を有することができる、例示的なデバイスを示す図である。

【図14】開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、デバイスの回路ループの空間の寸法Ｘおよび第１の電流経路の幅のさまざまな寸法値の場合の、デバイスの回路ループの空間の寸法Ｙの関数としてのデバイス（例えば、電流バイアスされた周波数調整が可能なデバイス）の磁束ノイズの例示的なグラフを示す図である。

【図15】開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、デバイスの空間のさまざまな寸法ＸおよびＹの場合の、例示的なデバイスの入力電荷アイランド、コンデンサ電荷アイランド、およびグランド電荷アイランドの間のクロス静電容量の各シミュレーションの例示的なグラフを示す図である。

【図16】開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、デバイスの空間のさまざまな寸法ＸおよびＹの場合の、例示的なデバイスの入力電荷アイランド、コンデンサ電荷アイランド、およびグランド電荷アイランドの間のクロス静電容量の各シミュレーションの例示的なグラフを示す図である。

【図17】開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、デバイスの空間のさまざまな寸法ＸおよびＹの場合の、例示的なデバイスの入力電荷アイランド、コンデンサ電荷アイランド、およびグランド電荷アイランドの間のクロス静電容量の各シミュレーションの例示的なグラフを示す図である。

【図18】開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、デバイスの空間のさまざまな寸法Ｘのサイズの場合の、寸法Ｙの関数としての各ジョセフソン接合コンポーネントからの自己共振周波数の各シミュレーションの例示的なグラフを示す図である。

【図19】開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、デバイスの空間のさまざまな寸法Ｘのサイズの場合の、寸法Ｙの関数としての各ジョセフソン接合コンポーネントからの自己共振周波数の各シミュレーションの例示的なグラフを示す図である。

【図20】開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、デバイスの空間のさまざまな寸法Ｘのサイズの場合の、寸法Ｙの関数としての各ジョセフソン接合コンポーネントからの自己共振周波数の各シミュレーションの例示的なグラフを示す図である。

【図21】開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、望ましい電流バイアスされた周波数調整を容易にするために、ジョセフソン接合と共に高カイネティック・インダクタンス・ワイヤを採用することができる例示的な非限定的デバイスを示す図である。

【図22】開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、電流の関数としてデバイスの周波数（例えば、量子ビット周波数）の例示的なグラフを示す図である。

【図23】開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、望ましい電流バイアスされた周波数調整を提供するために利用され得るデバイスを形成するための例示的な非限定的方法を示すフロー図である。

【図24】開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、望ましい電流バイアスされた周波数調整を提供し、ノイズおよびパーセル損失に対するデバイスの感度を低下させることを容易にするために利用され得るデバイス上のローパス・フィルタ・コンポーネントまたは電流スプリッタ・コンポーネントあるいはその両方を形成するための例示的な非限定的方法を示すフロー図である。

【図25】開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、望ましい電流バイアスされた周波数調整を提供し、ノイズに対するデバイスの感度を低下させ、望ましく低い相互インダクタンスを有することを容易にするために利用され得るデバイスの回路の形状を変更または構造化するための例示的な非限定的方法を示すフロー図である。

【図26】開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、望ましい電流バイアスされた周波数調整を容易にするために、ジョセフソン接合と共に高カイネティック・インダクタンス・ワイヤを採用することができるデバイスを形成するための例示的な非限定的方法を示すフロー図である。

【図27】本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態を容易にすることができる例示的な非限定的動作環境のブロック図を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下の詳細な説明は、例にすぎず、実施形態、または実施形態の適用もしくは使用、あるいはその両方を制限するよう意図されていない。さらに、先行する「技術分野」または「発明の概要」のセクション、あるいは「発明を実施するための形態」のセクションで提示された、いずれかの明示された、または暗示された情報によって制約されるという意図はない。

【0010】

ここで、図面を参照して１つまたは複数の実施形態が説明され、図面全体を通じて、類似する参照番号が、類似する要素を参照するために使用されている。以下の説明では、説明の目的で、１つまたは複数の実施形態を十分に理解できるように、多数の特定の詳細が示されている。しかし、これらの特定の詳細がなくても、さまざまな事例において、１つまたは複数の実施形態が実践され得るということは明らかである。

【0011】

周波数調整が可能な量子ビット・デバイスは、多くの量子コンピューティング・アーキテクチャにおいて有用かつ望ましいことがある。周波数調整が可能な量子ビット・デバイスは、パラメトリックな動作に使用されることが可能であり、または例えば、調整可能な結合デバイスとして使用されることが可能である。周波数調整が可能な量子ビット・デバイスが低い損失および高いコヒーレンスを有することが望ましい（例えば、理想的または最適である）ことがある。

【0012】

チップ上に生成されたか、または外部コイルを使用して生成された磁場を使用して調整され得る超伝導量子干渉デバイス（ＳＱＵＩＤ：superconducting quantum interference devices）に基づく周波数調整が可能なデバイスが存在する。磁場によって調整されるＳＱＵＩＤを使用する調整可能な量子ビット・デバイスは可能であるが、これらのデバイスは、望ましくない普遍的磁束ノイズもしくは磁気クロストークまたはその両方から悪影響を受ける可能性があるか、または動作するために比較的高い、望ましくないレベルの電流（例えば、約１ミリアンペア（ｍＡ））を必要とする可能性があるか、あるいはその両方のため、多くの方法において不十分であることがある。

【0013】

その結果、これらの欠陥または他の欠陥あるいはその両方から悪影響を受けない、周波数調整が可能なデバイスが存在することが望ましいことがある。例えば、より高い性能を有することができ、（例えば、ＳＱＵＩＤに基づく周波数調整が可能なデバイスとして望ましい調整範囲または同様の調整範囲を実現するために、より少ない電流を利用するか、または必要とすることによって）より効率的であり、望ましく小型であり、磁束ノイズおよび磁気クロストークに対して敏感でないことが可能である、望ましく設計された電流制御量子ビット（current controlled qubit）（例えば、電流制御結合器（current controlled coupler））を作成、実現、または開発することが望ましいことがある。

【0014】

そのため、本明細書に記載されたさまざまな実施形態は、電流バイアスされた周波数調整が可能な量子ビットの設計、作成、または利用、あるいはその組み合わせを実行するための技術に関連する。一部の実施形態では、デバイス（例えば、量子ビット・デバイス）は、デバイスの第１の電流経路に沿って位置する第１のジョセフソン接合を備えることができ、第２のジョセフソン接合および第３のジョセフソン接合が、第１の電流経路と並列な第２の電流経路に沿って直列に結合されることが可能であり、第２および第３のジョセフソン接合が、デバイスの周波数を制御することを容易にすることができる。特定の実施形態では、デバイスはトランズモン量子ビット・デバイスであることができる。第１の電流経路に沿って位置する第１の誘導コンポーネント（例えば、第１のインダクタンス量を有する第１のワイヤ）、および第２の電流経路に沿って位置する第２の誘導コンポーネント（例えば、第２のインダクタンス量を有する第２のワイヤ）が存在することもできる。このデバイスは、第２および第３のジョセフソン接合に関連付けられた第１の端子と、デバイスのグランドに関連付けられた第２の端子とを含むことができるコンデンサ・コンポーネント（例えば、コンデンサ）を備えることもできる。

【0015】

一部の実施形態では、第１のジョセフソン接合の面積は、第２および第３のジョセフソン接合の各々の面積より大きくなる（例えば、大幅に大きくなる）ことができ、第１のジョセフソン接合の面積が第２のジョセフソン接合および第３のジョセフソン接合の面積より大きいということに少なくとも部分的に基づいて、第１の電流経路と第２の電流経路の間の電流分割比が増やされ得る。デバイスに加えられる電流の量と、第１のジョセフソン接合に対する第２のジョセフソン接合および第３のジョセフソン接合の配置とに少なくとも部分的に基づいて、デバイスの周波数が制御され得る。

【0016】

代替的（または追加的）に、他の実施形態では、デバイスは、ジョセフソン接合の代わりに（またはジョセフソン接合に加えて）、高カイネティック・インダクタンス・ワイヤを第１の電流経路内に含むことができる。例えば、デバイス（例えば、量子ビット・デバイス）は、デバイスの第１の電流経路に沿って位置する高カイネティック・インダクタンス・ワイヤを備えることができ、高カイネティック・インダクタンス・ワイヤは、定義されたしきい値カイネティック・インダクタンス・レベルを満たすことができるカイネティック・インダクタンス・レベルを有することができる。このデバイスは、第１の電流経路と並列なデバイスの第２の電流経路に沿って直列に結合され得る第１のジョセフソン接合および第２のジョセフソン接合を備えることもできる。第１のジョセフソン接合および第２のジョセフソン接合は、デバイスの周波数を調節することを容易にすることができる。

【0017】

第１の電流経路に沿って位置する第１の誘導コンポーネント（例えば、（高カイネティック・インダクタンス・ワイヤのインダクタンスに加えて）第１のインダクタンス量を有する第１のワイヤ）、および第２の電流経路に沿って位置する第２の誘導コンポーネント（例えば、第２のインダクタンス量を有する第２のワイヤ）が存在することもできる。このデバイスは、第１および第２のジョセフソン接合に関連付けられた第１の端子と、デバイスのグランドに関連付けられた第２の端子とを含むことができるコンデンサ・コンポーネント（例えば、コンデンサ）を備えることもできる。

【0018】

デバイスに加えられる電流の量と、および高カイネティック・インダクタンス・ワイヤに対する第１のジョセフソン接合および第２のジョセフソン接合の配置とに少なくとも部分的に基づいて、量子ビット・デバイスの周波数が調節され得る。第１の電流経路と第２の電流経路の間の電流分割比は、高カイネティック・インダクタンス・ワイヤ、第１のジョセフソン接合、および第２のジョセフソン接合の間の関係に少なくとも部分的に基づくことができる。

【0019】

ここで、開示される主題のこれらおよび他の態様および実施形態が、図面に関して説明される。

【0020】

図１は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、望ましい（例えば、改良された、適切な、許容できる、または最適な）電流バイアスされた周波数調整を提供するために利用され得る、例示的な非限定的デバイス１００の図を示している。一部の実施形態では、デバイス１００は、例えば、トランズモン量子ビット・デバイスなどの量子ビット・デバイス（例えば、電流バイアスされた周波数調整が可能な量子ビット・デバイス）であることができる。

【0021】

デバイス１００は、（例えば、電流がデバイス１００に供給されるときに）第１の電流（Ｉ_１）を有することができる第１の電流経路１０４に沿って位置することができる第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２（ＪＪ１）を備えることができる。第１の電流経路１０４は、第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２に関連付けられ得る第１の誘導コンポーネント１０６を含むこともできる。第１の誘導コンポーネント１０６は、望ましい導電材料の第１のワイヤであることができ、または第１のワイヤを備えることができ、第１の誘導コンポーネント１０６は、第１のレベルのインダクタンス（Ｌ_１）を有することができる。ジョセフソン接合は、比較的薄い障壁（例えば、非超伝導材料または絶縁体材料で形成された障壁）によって互いに分離され得る２つの超伝導コンポーネント（例えば、超伝導電極）を備えることができる量子力学的デバイスであることができ、障壁は、例えば、比較的薄い絶縁トンネル障壁（insulating tunnel barrier）、望ましい金属材料、半導体、または望ましい磁性材料（例えば、強磁性体）であるか、またはこれらを含むことができる。

【0022】

デバイス１００は、第１の電流経路１０４と並列な第２の電流経路１１２に沿って直列に結合され得る第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８（ＪＪ２）および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０（ＪＪ３）を備えることもでき、第２の電流経路１１２は、（例えば、電流がデバイス１００に供給されるときに）第２の電流（Ｉ_２）を有することができ、本明細書においてさらに詳細に説明されるように、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０は、デバイス１００の周波数を制御することを容易にすることができる。例えば、電流源（例えば、電流発生器コンポーネント）を使用してデバイス１００の周波数（例えば、量子ビット周波数）を制御し（例えば、調節または調整し）、電流源に対して第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０を制御する場合、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０は、第２の電流経路１１２内で互いに直列であることができる。すなわち、電流源の視点からは、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０は互いに直列であることができる。第２の電流経路１１２は、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０に関連付けられ得る第２の誘導コンポーネント１１４を含むこともできる。第２の誘導コンポーネント１１４は、望ましい導電材料の第２のワイヤであることができ、または第２のワイヤを備えることができ、第２の誘導コンポーネント１１４は、第２のレベルのインダクタンス（Ｌ_２）を有することができる。第１の誘導コンポーネント１０６の第１のレベルのインダクタンスは、例えば、第１の誘導コンポーネント１０６の自己インダクタンスまたは実効インダクタンス（例えば、第１のワイヤの自己インダクタンスまたは実効インダクタンス）を含むことができ、第２の誘導コンポーネント１１４の第２のレベルのインダクタンスは、例えば、第２の誘導コンポーネント１１４の自己インダクタンスまたは実効インダクタンス（例えば、第２のワイヤの自己インダクタンスまたは実効インダクタンス）を含むことができる。

【0023】

デバイス１００は、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０に関連付けられた（例えば、これらの間の第２の電流経路に接続された）第１の端子と、デバイス１００のグランド１１８に関連付けられ得る（例えば、接続され得る）第２の端子とを含むことができるコンデンサ・コンポーネント１１６（例えば、コンデンサ）を備えることもできる。デバイス１００のコンデンサ・コンポーネント１１６（例えば、量子ビット・コンデンサ）の視点から第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０について考えると、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０は、コンデンサ・コンポーネント１１６に対して並列であるように見えるが、やはり電流源の視点からは、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０は、第２の電流経路１１２内で互いに直列に結合され得る。１つの非限定的な例では、コンデンサ・コンポーネント１１６は、６０フェムトファラッド（ｆＦ）であることができるが、必要に応じて、６０ｆＦより大きいか、または小さい別の望ましい静電容量のコンデンサがデバイス１００において利用され得る。

【0024】

デバイス１００は、望ましい電流レベルを有する望ましい電流（例えば、望ましいパルス形を有する電流パルス）を生成できる電流発生器コンポーネント１２０（例えば、電流パルス発生器）を含むこともできる。電流発生器コンポーネント１２０は、デバイス１００の周波数の調整を制御することを容易にするために、望ましい電流バイアスを、第１の電流経路１０４および第２の電流経路１１２を含む回路ループ（例えば、超伝導回路ループ）に加えるか、または供給することができ、第１の電流経路１０４に関連付けられた第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２と、第２の電流経路１１２に関連付けられた第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０の各サイズ（例えば、各面積）に少なくとも部分的に基づいて、電流の第１の部分が第１の電流経路１０４を流れることができ、電流の第２の部分が第２の電流経路１１２を流れることができる。電流の各部分が第１の電流経路１０４および第２の電流経路１１２を流れるときに、電流の各部分は、ジョセフソン接合（例えば、１０２、１０８、および１１０）間の各位相差を変更するために使用されることが可能であり、各ジョセフソン接合間の位相差（例えば、超伝導位相差）は、第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２の場合はδ_１、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８の場合はδ_２、および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０の場合はδ_３によって表され得る。ジョセフソン接合の位相差が変更された場合、それに応じて、そのジョセフソン接合のインダクタンス（例えば、インダクタンスの量またはレベル）が変更され得る。

【0025】

一部の実施形態では、第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２の面積は、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０の各々の面積より大きく（例えば、大幅に大きく）なることができる。例えば、第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２の第１の面積は、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８の第２の面積および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０の第３の面積より約１００倍以上または１００倍未満（例えば、５０倍、６０倍、７０倍、．．．、１１０倍、１２０倍、．．．）大きくなることができる。特定の実施形態では、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０のサイズは同じであることができるが、必要に応じて、他の実施形態では、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０のサイズは互いに異なることができる。

【0026】

第１の電流経路１０４と第２の電流経路１１２の間の電流分割比（例えば、Ｉ_２／Ｉ_１）は、第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２の面積が第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０の面積より大きいことに少なくとも部分的に基づいて増やされ得る。デバイス１００の周波数は、電流発生器コンポーネント１２０によってデバイス１００に加えられる電流の量と、第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２に対する第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０の配置と、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０のサイズに対する（例えば、そのサイズと比較した）第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２のサイズ（例えば、面積）とに少なくとも部分的に基づいて制御される（例えば、管理される、調節される、変更される、または調整される）ことが可能である。

【0027】

特に望ましく、電流によって制御される周波数調整が可能なデバイスであることができ、デバイス１００の回路に配置されているような３つのジョセフソン接合（例えば、第１、第２、および第３のジョセフソン接合コンポーネント１０２、１０８、および１１０）を利用できるデバイス１００は、ジョセフソン接合を通る加えられた（例えば、電流発生器コンポーネント１２０から供給された）電流を使用して、ジョセフソン接合のインダクタンスを変更することができ、Ｉ＝Ｉ_ｃｓｉｎδであり、ジョセフソン接合の誘導（Ｌ_ＪＪ）が、例えば、次のように方程式（方程式（１））において決定され得る。

【0028】

【数1】

【0029】

しかし、ジョセフソン接合を採用する従来の調整可能な量子ビットまたは結合器デバイスは、電流線から生成された磁場を使用して量子ビット周波数を調整し、電流ループが、ジョセフソン接合を含んでいる回路から電気的に絶縁され、電流ループが、電流ループによって生成された磁場からの相互インダクタンスのみを介して、ジョセフソン接合を含んでいる回路に関連付けられるか、または結合される。電流バイアスからジョセフソン接合への直接の電流経路は存在しない。そのような従来の調整可能な量子ビットまたは結合器デバイスでは、磁場（例えば、ＳＱＵＩＤループに通される磁束）がジョセフソン接合の位相差、およびしたがって、ジョセフソン接合インダクタンスを変更することができ、このようにして、量子ビット周波数における変更を可能にすることができる。すなわち、そのような従来の調整可能な量子ビットまたは結合器デバイスでは、磁場（例えば、ＳＱＵＩＤループに通される磁束）が、量子ビットまたは結合器の周波数を調整するために使用され得る、ジョセフソン接合インダクタンスに関連付けられた位相差を制御する。

【0030】

これに対して、デバイス１００（例えば、電流によって制御される周波数調整が可能なデバイス）を含んでいる開示される主題は、量子ビット周波数を調整するために、電流線から生成された磁場を使用する必要がない。代わりに、開示される主題（例えば、デバイス１００）は、本明細書においてさらに詳細に説明されるように、ジョセフソン接合（例えば、第１、第２、または第３のジョセフソン接合コンポーネント１０２、１０８、または１１０）を通る加えられた電流（例えば、電流発生器コンポーネント１２０から供給された電流）を利用して、ジョセフソン接合のインダクタンスを変更し、デバイスの周波数の望ましい（例えば、改良された、適切な、許容できる、または最適な）調整を可能にすることを容易にすることができる。

【0031】

図２および３を（図１と共に）簡単に参照すると、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、図２は、マイクロアンペア（μＡ）単位の電流の関数としてギガヘルツ（ＧＨｚ）単位のデバイス１００の周波数（例えば、量子ビット周波数）の例示的なグラフ２００の図を示しており、図３は、マイクロアンペア単位の電流の関数としてナノヘンリー（ｎＨ）単位のデバイス１００のインダクタンスの例示的なグラフ３００の図を示している。非限定的な例では、第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２の面積は、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０の面積より約１００倍大きくなることができる。第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０に関しては、それぞれ、電流Ｉ_Ｃ２が２０ナノアンペア（ｎＡ）であることができ、電流Ｉ_Ｃ３が２０ｎＡであることができる。第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２に関連付けられた電流Ｉ_Ｃ１は、２０００ｎＡであることができる。コンデンサ・コンポーネント１１６の静電容量は、６５ｆＦであることができる。第１のレベルのインダクタンス（Ｌ_１）および第２のレベルのインダクタンス（Ｌ_２）のインダクタンス・レベルは、それぞれ１２ピコヘンリー（ｐＨ）であることができる。本明細書において説明されているように、第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２が第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０に対して配置され、サイズ設定されると、第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２は、電流分割比（Ｉ_２／Ｉ_１）における望ましい増加を容易にする（例えば、可能にする）ことができ、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０の望ましい電流バイアス効果をもたらすことができる。例えば、第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２は、電流分割比（Ｉ_２／Ｉ_１）を増やすために利用されるのが望ましく、デバイス１００の調整の効果（例えば、電流バイアスされた調整の効果）の大部分は、一部分において第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０に起因することができる（例えば、発生することができる）。

【0032】

図２のグラフ２００では、デバイス１００の電流Ｉ_ｉｎの関数としての周波数のプロット２０２から、望ましい周波数スポット（例えば、０．０μＡでの約６．６５ＧＨｚなどのスイートスポット周波数）からの１０％の調整の場合、デバイス１００（例えば、電流バイアスされた量子ビット・デバイス）が約１．８５μＡのみの使用を伴うことができるということが観察され得る。これに対して、標準的な場に基づくデバイス（例えば、磁場によって調整されるトランズモン・デバイス）は、望ましい周波数スポット（例えば、スイートスポット周波数）からの１０％の調整を達成するために、大幅により多くの電流（例えば、最大で３４μＡまで）を必要とする可能性がある。スイートスポット周波数は、プロット２０２の曲線の最上部であることができ、または別の望ましい周波数であることができる。

【0033】

図３のグラフ３００に関しては、グラフ３００は、デバイス１００の電流の関数として、第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２のインダクタンスのプロット３０２を含むことができる。グラフ３００は、デバイス１００の電流の関数として、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０の各インダクタンスのプロット３０４および３０６を含むこともできる（グラフ３００では、プロット３０４およびプロット３０６が互いに重複するか、または少なくとも実質的に重複するため、プロット３０４およびプロット３０６は、基本的に単一の線グラフであるかのように見える）。

【0034】

グラフ３００では、プロット３０２から、第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２のインダクタンスが、－２．０μＡ～２．０μＡの電流の範囲にわたって０．５ｎＨ近くになることができる（例えば、約０．１５ｎＨと約０．９ｎＨの間の範囲にわたることができる）ということが観察され得る。プロット３０４および３０６から、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０のインダクタンスが同じになるか、または少なくとも実質的に同じになることができ、第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２のインダクタンスより相対的に高くなることができ、第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２のインダクタンスと比較して、電流の範囲にわたって、より大きく変化することができるということも観察され得る。例えば、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０のインダクタンスは、それぞれ、０．０μＡで約１７．０ｎＨになることができ、電流が０．０μＡから２．０μＡへ、または０．０μＡから－２．０μＡへ変化するにつれて、約２２．０ｎＨに徐々に増えることができる。

【0035】

デバイス１００の以下の分析は、デバイス１００の３つのジョセフソン接合結合器（Josephson junction coupler）に関するさらなる詳細を提供することができる。第１のレベルのインダクタンス（Ｌ_１）および第２のレベルのインダクタンス（Ｌ_２）は、デバイス１００の回路の２つの分岐の幾何学的インダクタンスであることができる。第１の電流（Ｉ_１）および第２の電流（Ｉ_２）に起因するデバイス１００の回路の磁束（Φ_１およびΦ_２）は、それぞれ、次のように方程式（２）および方程式（３）において決定され得る。

【数2】

【数3】

ここで、Ｍは、デバイス１００の回路の２つの分岐間の相互インダクタンスであることができ、Ｍは、通常、第１のレベルのインダクタンス（Ｌ_１）および第２のレベルのインダクタンス（Ｌ_２）より小さくなることができる。

【0036】

デバイス１００の回路の全磁束（Φ_Ｔ）は、次のように方程式（４）において決定され得る。

【数4】

ここで、回路の２つの分岐は磁束の反対符号を与え、Φ_ｅｘｔは外部磁束を表すことができる。

【0037】

一価性からの位相の条件セットに起因して、次のようになる。

【0038】

【数5】

【0039】

【数6】

ここで、δ_１は、第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２に関連付けられた位相を表すことができ、δ_２は、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８に関連付けられた位相を表すことができ、δ_３は、第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０に関連付けられた位相を表すことができ、ｎは望ましい（例えば、任意の）整数値であることができる。

【0040】

ジョセフソン接合の電流関係（デバイスの以下の臨界電流を仮定する）およびキルヒホッフの電流法則（ＫＣＬ：Kirchhoff’s Current Law）を使用して、方程式（４）、（５）、および（６）から進み、以下の方程式に従うことができる。

【0041】

【数7】

【0042】

【数8】

【0043】

【数9】

ここで、Ｉ_ｉｎは、電流発生器コンポーネント１２０によって供給され得る入力（例えば、ソース）電流であることができ、

【数10】

は、第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２の臨界電流であることができ、

【数11】

は、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８の臨界電流であることができ、

【数12】

は、第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０の臨界電流であることができる。方程式（９）から、さまざまなＩ_ｉｎの値について、数値またはグラフあるいはその両方を用いてＩ_２が解かれ得る。

【0044】

図４～７を（図１と共に）参照すると、図４～７は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、さまざまなサイズの第１、第２、および第３のジョセフソン接合コンポーネントに関してデバイス（例えば、電流バイアスされた周波数調整が可能な量子ビット・デバイス）の各設計曲線の例示的なグラフ４００、５００、６００、および７００の図を示している。第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８、および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０のサイズを調節することによって、デバイス１００の調整範囲および感度が変更され得る（例えば、変化し得る）。それに関して、図４～７のグラフ４００、５００、６００、および７００の場合、Ｉ_Ｃ＝ｒ×２０ｎＡであり、Ｉ_Ｃはジョセフソン接合の臨界電流であることができ、特定のジョセフソン接合の特定のｒの特定の値が、その特定のジョセフソン接合のサイズに関連することができる。第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０のサイズは、量子ビット・コンデンサ（例えば、コンデンサ・コンポーネント１１６）の望ましくない容量性負荷を防ぐために、最大で５（例えば、ｒ_２＝５またはｒ_３＝５あるいはその両方）までのみに増やされる。図４～７の各グラフ４００、５００、６００、および７００では、グラフ４００、５００、６００、および７００のすべてにわたって約６ＧＨｚで最大量子ビット周波数を維持することを可能にするために、量子ビットの静電容量が最大で約４００ｆＦまでに変更されているということに注意する。また、グラフ４００、５００、６００、および７００に示されたすべてのモデルにおいて、ジョセフソン接合の静電容量（例えば、２ｆＦ／２０ｎＡ）が考慮される。設計曲線（例えば、グラフ４００、５００、６００、または７００、あるいは開示される主題から導き出され得る他の設計曲線）に少なくとも部分的に基づいて、望ましい調整範囲または望ましい周波数が決定され得る。

【0045】

図４は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８のｒ_２および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０のｒ_３の値がそれぞれ１に設定された場合の第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２のｒ_１のさまざまな値（例えば、サイズ値）に関して、電流Ｉ_ｉｎの関数として、デバイス１００の周波数（例えば、量子ビット周波数）に関連する設計曲線の例示的なグラフ４００の図を示している。グラフ４００では、ｒ_１の値は、１から１００に及ぶことができ、ｒ_２および_ｒ３は、それぞれ１に等しい。グラフ４００は、ｒ_１＝１の場合のプロット４０２、ｒ_１＝５の場合のプロット４０４、ｒ_１＝１０の場合のプロット４０６、ｒ_１＝２５の場合のプロット４０８、ｒ_１＝５０の場合のプロット４１０、およびｒ_１＝１００の場合のプロット４１２を示している。

【0046】

図５は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８のｒ_２の値が１に設定され、第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０のｒ_３の値が５に設定された場合の第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２のｒ_１のさまざまな値に関して、電流Ｉ_ｉｎの関数として、デバイス１００の周波数（例えば、量子ビット周波数）に関連する設計曲線の例示的なグラフ５００の図を示している。グラフ５００は、ｒ_１＝１の場合のプロット５０２、ｒ_１＝５の場合のプロット５０４、ｒ_１＝１０の場合のプロット５０６、ｒ_１＝２５の場合のプロット５０８、ｒ_１＝５０の場合のプロット５１０、およびｒ_１＝１００の場合のプロット５１２を示している。

【0047】

図６は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８のｒ_２の値が５に設定され、第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０のｒ_３の値が１に設定された場合の第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２のｒ_１のさまざまな値に関して、電流Ｉ_ｉｎの関数として、デバイス１００の周波数（例えば、量子ビット周波数）に関連する設計曲線の例示的なグラフ６００の図を示している。グラフ６００は、ｒ_１＝１の場合のプロット６０２、ｒ_１＝５の場合のプロット６０４、ｒ_１＝１０の場合のプロット６０６、ｒ_１＝２５の場合のプロット６０８、ｒ_１＝５０の場合のプロット６１０、およびｒ_１＝１００の場合のプロット６１２を示している。

【0048】

図７は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８のｒ_２、第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０のｒ_３の値がそれぞれ５に設定された場合の第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２のｒ_１のさまざまな値に関して、電流Ｉ_ｉｎの関数として、デバイス１００の周波数（例えば、量子ビット周波数）に関連する設計曲線の例示的なグラフ７００の図を示している。グラフ７００は、ｒ_１＝１の場合のプロット７０２、ｒ_１＝５の場合のプロット７０４、ｒ_１＝１０の場合のプロット７０６、ｒ_１＝２５の場合のプロット７０８、ｒ_１＝５０の場合のプロット７１０、およびｒ_１＝１００の場合のプロット７１２を示している。

【0049】

グラフ４００、５００、６００、および７００の各プロットから観察され得るように、第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２のサイズを減らすことによって（例えば、ｒ_１の値を減らすことによって）、Ｉ_２／Ｉ_１の比率をさらに増やすことができ、量子ビット・デバイスのより大きい周波数調整範囲をもたらすことができる。しかし、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０の面積より約１００倍大きくなるように、第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２の面積が選択された場合でも、第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２は、デバイス１００の電流分割比（例えば、Ｉ_２／Ｉ_１の比率）を望ましく増やし、デバイス１００の望ましい周波数調整範囲をもたらすことができる。

【0050】

一部の例では、デバイス１００は、パーセル損失および電気的ノイズに対して敏感である可能性があり、これは望ましくないことがある。一部の実施形態では、デバイス（例えば、電流バイアスされた量子ビット・デバイス）の感度を低下させることを容易にするために、パーセル損失および電気的ノイズに対するデバイスの感度を望ましく（例えば、適切に、許容できるように、または最適に）低下させることができるローパス・フィルタまたは電流スプリッタあるいはその両方が利用され得る。

【0051】

それに関して、図８は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、望ましい（例えば、改良された、適切な、許容できる、または最適な）電流バイアスされた周波数調整を提供するために利用されることが可能であり、電気的ノイズおよびパーセル損失に対するデバイス８００の感度を低下させることを容易にするためにローパス・フィルタまたは電流スプリッタあるいはその両方を採用することができる、例示的なデバイス８００（例えば、デバイスの例示的な回路）の図を示している。一部の実施形態では、デバイス８００は、例えば、トランズモン量子ビット・デバイスなどの量子ビット・デバイス（例えば、電流バイアスされた周波数調整が可能な量子ビット・デバイス）であることができる。デバイス８００は、第１の電流（Ｉ_１）を有することができる第１の電流経路１０４に沿って位置することができる第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２（ＪＪ１）を備えることができる。第１の電流経路１０４は、第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２に関連付けられ得る第１の誘導コンポーネント１０６を含むこともできる。第１の誘導コンポーネント１０６は、望ましい導電材料の第１のワイヤであることができ、または第１のワイヤを備えることができ、第１の誘導コンポーネント１０６は、第１のレベルのインダクタンス（Ｌ_１）を有することができる。

【0052】

デバイス８００は、第１の電流経路１０４と並列な第２の電流経路１１２に沿って直列に結合され得る第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８（ＪＪ２）および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０（ＪＪ３）を備えることもでき、第２の電流経路１１２は、第２の電流（Ｉ_２）を有することができ、本明細書においてさらに詳細に説明されるように、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０は、デバイス８００の周波数を制御することを容易にすることができる。第２の電流経路１１２は、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０に関連付けられ得る第２の誘導コンポーネント１１４を含むこともできる。第２の誘導コンポーネント１１４は、望ましい導電材料の第２のワイヤであることができ、または第２のワイヤを備えることができ、第２の誘導コンポーネント１１４は、第２のレベルのインダクタンス（Ｌ_２）を有することができる。

【0053】

デバイス８００は、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０に関連付けられた第１の端子と、デバイス８００のグランド１１８に関連付けられた第２の端子とを含むことができるコンデンサ・コンポーネント１１６を備えることもできる。デバイス８００は、望ましい電流レベルを有する望ましい電流（例えば、望ましいパルス形を有する電流パルス）を生成できる電流発生器コンポーネント１２０をさらに含むことができる。

【0054】

一部の実施形態では、第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２の面積は、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０の各々の面積より大きく（例えば、１００倍以上、または１００倍未満大きく）なることができる。第１の電流経路１０４と第２の電流経路１１２の間の電流分割比（例えば、Ｉ_２／Ｉ_１）は、第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２の面積が第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０の面積より大きいことに少なくとも部分的に基づいて増やされ得る。デバイス８００の周波数は、電流発生器コンポーネント１２０によってデバイス８００に加えられる電流の量と、第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２に対する第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０の配置と、第２のジョセフソン接合コンポーネント１０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１１０のサイズに対する（例えば、そのサイズと比較した）第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２のサイズ（例えば、面積）とに少なくとも部分的に基づいて制御されることが可能である。

【0055】

特定の実施形態では、デバイス８００は、ローパス・フィルタ・コンポーネント８０２を備えることができ、ローパス・フィルタ・コンポーネント８０２の入力は、電流発生器コンポーネント１２０の出力に関連付けられる（例えば、接続される）ことが可能であり、ローパス・フィルタ・コンポーネント８０２の出力は、第１の電流経路１０４および第２の電流経路１１２に関連付けられることが可能である（例えば、回路内のノードが第１の電流経路１０４および第２の電流経路１１２に関連付けられる）。一部の実施形態では、ローパス・フィルタ・コンポーネント８０２は、１．４ＧＨｚのローパス・フィルタであることができるが、他の実施形態では、ローパス・フィルタ・コンポーネント８０２は、必要に応じて、１．４ＧＨｚより高いか、または低いローパス・カットオフ周波数を有するように設計され、構築され得る。ローパス・フィルタ・コンポーネント８０２は、コンデンサ・コンポーネント８０４およびインダクタ・コンポーネント８０６を備えることができ、インダクタ・コンポーネント８０６は、直列に、電流発生器コンポーネント１２０と負荷（例えば、ジョセフソン接合コンポーネント１０２、１０８、および１１０、ならびにコンデンサ・コンポーネント１１６）の間に接続されることが可能であり、コンデンサ・コンポーネント８０４は、第１の端子が電流発生器コンポーネント１２０およびインダクタ・コンポーネント８０６に接続され、第２の端子がグランド１１８に接続されて、電流発生器コンポーネント１２０および負荷と並列であることができる。実施形態例では、コンデンサ・コンポーネント８０４が１．５ピコファラッド（ｐＦ）の静電容量を有することができ、インダクタ・コンポーネント８０６が８ｎＨのインダクタンスを有することができるが、他の実施形態では、必要に応じて、コンデンサ・コンポーネント８０４が１．５ｐＦより大きいか、または小さい静電容量を有することができ、またはインダクタ・コンポーネント８０６が８ｎＨより大きいか、または小さいインダクタンスを有することができ、あるいはその両方が可能である。

【0056】

一部の実施形態では、追加的または代替的に、デバイス８００は、第１の端子でインダクタ・コンポーネント８０６、第１の電流経路１０４、および第２の電流経路１１２に接続されることが可能であり、第２の端子でグランド１１８に接続されることが可能である、電流スプリッタ・コンポーネント８０８を備えることができる。電流スプリッタ・コンポーネント８０８は、ローパス・フィルタ・コンポーネント８０２の出力から第１の電流経路１０４および第２の電流経路１１２に流れる電流を分割し（split）（例えば、分割し（divide））、電流スプリッタ・コンポーネント８０８を介して電流の一部をグランド・プレーン（例えば、グランド１１８）に方向転換することができる。特定の実施形態では、電流スプリッタ・コンポーネント８０８は、例えば、１２ｐＨ、１２ｐＨより大きいか、または小さい別の望ましいインダクタンスなどの、望ましいインダクタンスを有することができるインダクタ・コンポーネントを含むことができる。さまざまな実施形態に従って、電流スプリッタ・コンポーネント８０８は、デバイス８００の他のコンポーネントと共にチップ（例えば、集積回路（ＩＣ：integrated circuit）チップ）上に存在することができ、または電流スプリッタ・コンポーネント８０８は、チップ外に存在する（例えば、デバイス８００の他のコンポーネントのすべてまたは一部とは別のＩＣチップ上に位置する）が、追加の望ましくないノイズをデバイス８００に導入しないように、損失がないことができる。

【0057】

例示的なデバイス８００の量子回路アナライザ・ツール（ＱｕＣＡＴ：Quantum circuit analyzer tool）モデリングは、デバイス８００の特定の特徴を示すことができる。ＱｕＣＡＴは、デバイス８００の回路のハミルトニアンを導き出すために使用され得る。回路のモデルは、本明細書において説明されているように、ローパス・フィルタ・コンポーネントおよび電流スプリッタ・コンポーネントを含むことができる。図９および１０を（図８と共に）簡単に参照すると、図９は、デバイスがローパス・フィルタ・コンポーネント８０２および電流スプリッタ・コンポーネント８０８を含むか、電流スプリッタ・コンポーネント８０８のみを含むか、またはローパス・フィルタ・コンポーネント８０２も電流スプリッタ・コンポーネント８０８も含まない、さまざまな実施形態での、入力（例えば、ソース）電流（Ｉ_ｉｎ）の関数としての例示的なデバイス８００の量子ビット周波数の例示的なグラフ９００の図を示している。図１０は、デバイスがローパス・フィルタ・コンポーネント８０２および電流スプリッタ・コンポーネント８０８を含むか、電流スプリッタ・コンポーネント８０８のみを含むか、またはローパス・フィルタ・コンポーネント８０２も電流スプリッタ・コンポーネント８０８も含まない、さまざまな実施形態での、入力電流の関数としての例示的なデバイス８００の非調和性（メガヘルツ（ＭＨｚ）単位）の例示的なグラフ１０００の図を示している。

【0058】

図９の例示的なグラフ９００に関しては、グラフ９００は、デバイス８００がローパス・フィルタ・コンポーネント８０２も電流スプリッタ・コンポーネント８０８も含んでいない場合の、入力電流（μＡ単位のＩ_ｉｎ）の関数として、例示的なデバイス８００の量子ビット周波数（ＧＨｚ単位）のプロット９０２を含むことができる。グラフ９００は、デバイス８００がローパス・フィルタ・コンポーネント８０２および電流スプリッタ・コンポーネント８０８を両方とも含んでいる場合の、入力電流の関数として、例示的なデバイス８００の量子ビット周波数のプロット９０４を含むこともできる。グラフ９００は、デバイス８００が電流スプリッタ・コンポーネント８０８のみを含んでいる場合の、入力電流の関数として、例示的なデバイス８００の量子ビット周波数のプロット９０６をさらに含むことができる。（グラフ９００では、プロット９０４およびプロット９０６が実質的に互いに重複しているため、結果として、プロット９０４およびプロット９０６が基本的に単一の線であるかのように見えるということに注意する。）解析モデリングにとっては、ソース電流に対する量子ビット周波数における良好な一致が存在することができるのが望ましい。

【0059】

図１０の例示的なグラフ１０００に関しては、グラフ１０００は、デバイス８００がローパス・フィルタ・コンポーネント８０２も電流スプリッタ・コンポーネント８０８も含んでいない場合の、入力電流（μＡ単位のＩ_ｉｎ）の関数として、例示的なデバイス８００の非調和性（ＭＨｚ単位）のプロット１００２を含むことができる。グラフ１０００は、デバイス８００がローパス・フィルタ・コンポーネント８０２および電流スプリッタ・コンポーネント８０８を両方とも含んでいる場合の、入力電流の関数として、例示的なデバイス８００の非調和性のプロット１００４を含むこともできる。グラフ１０００は、デバイス８００が電流スプリッタ・コンポーネント８０８のみを含んでいる場合の、入力電流の関数として、例示的なデバイス８００の非調和性のプロット１００６をさらに含むことができる。（グラフ１０００では、プロット１００４およびプロット１００６が実質的に互いに重複しているため、結果として、プロット１００４およびプロット１００６が基本的に単一の線のように見えるということに注意する。）

【0060】

ＱｕＣＡＴモデリングは、量子ビット・デバイスに関して電流ノイズおよびパーセル損失を調べるために利用されることも可能である。量子ビット・デバイスにおける電流ノイズは、緩和を引き起こす可能性があり、緩和は、揺動散逸定理によって説明されることが可能であり、次のように方程式（１０）によって与えられ得る。

【0061】

【数13】

数値的評価を容易にするために、電流における相対的に小さい変化に関して、

【数14】

がＱｕＣＡＴから取得され得る。これを数値的評価に使用すると、

【数15】

であることが分かるため、電流ノイズによって引き起こされる緩和が存在せず、したがって、電流が量子ビット・デバイスを励起することができないということが観察され得る。

【0062】

デバイス８００（例えば、量子ビット・デバイス）などのデバイスのパーセル損失は、アドミタンス形式によって、または（例えば、ローパス・フィルタ・コンポーネントおよび電流スプリッタ・コンポーネントを含む、Ｔ_１＞３ミリ秒（ｍｓ）のデバイスの場合は）ＱｕＣＡＴから直接、決定され得る。図１１を（図８と共に）簡単に参照すると、図１１は、デバイスがローパス・フィルタ・コンポーネント８０２および電流スプリッタ・コンポーネント８０８を含むか、電流スプリッタ・コンポーネント８０８のみを含むか、またはローパス・フィルタ・コンポーネント８０２も電流スプリッタ・コンポーネント８０８も含まない、さまざまな実施形態での、入力（例えば、ソース）電流（Ｉ_ｉｎ）の関数としての例示的なデバイス８００のＴ_１パーセル境界の例示的なグラフ１１００の図を示している。グラフ１１００は、デバイス８００がローパス・フィルタ・コンポーネント８０２も電流スプリッタ・コンポーネント８０８も含まない場合の、入力電流（μＡ単位）の関数として、例示的なデバイス８００のＴ_１パーセル境界のプロット１１０２を含むことができる。グラフ１１００は、デバイス８００がローパス・フィルタ・コンポーネント８０２および電流スプリッタ・コンポーネント８０８を両方とも含んでいる場合の、入力電流の関数として、例示的なデバイス８００のＴ_１パーセル境界のプロット１１０４を含むこともできる。グラフ１１００は、デバイス８００が電流スプリッタ・コンポーネント８０８のみを含んでいる場合の、入力電流の関数として、例示的なデバイス８００のＴ_１パーセル境界のプロット１１０６をさらに含むことができる。

【0063】

デバイス８００のジョンソン・ノイズ感度（Johnson noise sensitivity）が調べられることも可能である。通常は、相対的に小さい量の電流（例えば、数μＡ）しかデバイス８００の周波数調整に利用されないため、必要に応じて、従来の量子ビットと比較して、さらなる減衰が追加され得る。５ボルト（Ｖ）および約１００ｍＡを供給する任意波形発生器（ＡＷＧ：arbitrary waveform generator）を仮定すると、必要に応じて、デバイス８００は、１００デシベル（ｄＢ）減衰されることが可能であり、周波数調整に使用できる１０μＡをまだ有することができる。

【0064】

例えば、例示的なデバイス８００で、４Ｋ、１Ｋ、および１００ｍＫの各プレート上に２０ｄＢの減衰が存在する場合、ノイズ電流は

【数16】

（ジョンソン電流ノイズ）であることができ、Ｋはケルビン温度であることができ、ｍＫはミリケルビンであることができ、ｐＡはピコアンペアであることができる。

【0065】

量子ビット・デバイスの感度およびパワー・スペクトル密度ノイズを調べることを容易にするために、例えば、次の方程式（方程式１１、１２、および１３）が次のように利用され得る。

【0066】

【数17】

【0067】

【数18】

【0068】

【数19】

ここで、Ｔ^＊ _２は望ましい周波数スポット（例えば、スイートスポット周波数）であることができ、Ｄはデバイス８００の感度であることができ、Ｓ_Ｉはデバイス８００のパワー・スペクトル密度ノイズであることができる。望ましい周波数スポット（例えば、スイートスポット周波数）からの量子ビット・デバイスの１０％のデチューンの場合、（デバイス８００などの電流制御デバイスの場合は）Ｔ^＊ _２＝４．３５μｓであり、（磁場によって調整されるトランズモン・デバイスなどの磁場制御デバイスの場合は）Ｔ^＊ _２＝１４５５μｓであり、μｓはマイクロ秒であることができる。

【0069】

必要に応じて、一部の実施形態では、設計によって、または本明細書において説明されているように、望ましい量の電流をグランド・プレーンに方向転換することができる電流スプリッタ（例えば、電流スプリッタ・コンポーネント８０８）を追加することによって、あるいはその両方によって、デバイス８００の感度が低下し得る。例えば、デバイス８００において（例えば、設計または電流スプリッタ・コンポーネント８０８あるいはその両方によって）１０倍の電流を方向転換することによって、感度Ｄを１／１０に低下させることができ、パワー・スペクトル密度ノイズＳ_Ｉを１／１００に低下させることができ、Ｔ^＊ _２＝４３．５ｍｓを与えると共に、本明細書において説明されるように、パーセル損失の望ましい抑制も実現する。

【0070】

磁束における相対的に小さい変化に対して量子ビット周波数における変化を調べる場合、Ｔ^＊ _２が、例えば、次のような方程式（１４）を使用して、異なる量の普遍的磁束ノイズを伴う入力電流の関数として推定され得る。

【0071】

【数20】

特定の実施形態では、例えば、ジョセフソン接合（例えば、第１、第２、または第３のジョセフソン接合コンポーネント１０２、１０８、または１１０）を接続する相対的に広いワイヤ・セグメント、および磁束内に受け入れるための相対的に小さい穴を含む相対的に小さい外周ループを作ることによって、さらなる改良が実現されることが可能であり、これによって、量子ビット・デバイス（例えば、デバイス８００）を環境場に対して望ましく敏感でないようにすることもできる。

【0072】

図１２を（図８と共に）簡単に参照すると、図１２は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、入力（例えば、ソース）電流（Ｉ_ｉｎ）の関数として例示的なデバイス８００の望ましい周波数（例えば、スイートスポット周波数または他の望ましい周波数）Ｔ^＊ _２の例示的なグラフ１２００の図を示している。グラフ１２００は、Ａ＝１０^－５Φ_０の場合に、入力電流（μＡ単位）の関数として、例示的なデバイス８００の望ましい周波数（例えば、スイートスポット周波数または他の望ましい周波数）Ｔ^＊ _２（秒（ｓ）単位）のプロット１２０２を含むことができる。グラフ１２００は、Ａ＝１０^－６Φ_０の場合に、入力電流（μＡ単位）の関数として、例示的なデバイス８００の望ましい周波数（例えば、スイートスポット周波数または他の望ましい周波数）Ｔ^＊ _２のプロット１２０４を含むことができる。

【0073】

開示される主題のさまざまな実施形態に従って、量子ビット・デバイス（例えば、デバイス１００またはデバイス８００）の磁束ノイズの感度および相互インダクタンスが、デバイスのコンポーネントの形状によって望ましく低下し得る。量子ビット・デバイスは、磁場の調整も十分に大きい相互インダクタンスも必要としないため、相対的に小さい（例えば、非常に小さい）相互インダクタンスを有し、磁束ノイズに対する低下した感度も有するように、量子ビット・デバイスの形状が変更され得る。

【0074】

図１３を参照すると、図１３は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、望ましい（例えば、改良された、適切な、許容できる、または最適な）電流バイアスされた周波数調整を提供するために利用されることが可能であり、望ましく小さい相互インダクタンスを有し、ノイズ（例えば、磁束ノイズまたは他のノイズあるいはその両方）に対する望ましく低下した感度も有するように望ましく変更された形状を有することができる、例示的なデバイス１３００の図を示している。例示的なデバイス１３００は、例えば、電流バイアスされた量子ビット・デバイスであることができる。一部の実施形態では、例示的なデバイス１３００は、電流バイアスされたトランズモン量子ビット・デバイスであることができる。デバイス１３００が、デバイス１３００の第１の図１３０２、およびジョセフソン接合を含んでいるデバイス１３００の一部の第２の図１３０４（例えば、分解図または拡大図）で示されている。

【0075】

デバイス１３００は、第１のジョセフソン接合コンポーネント１３０６（ＪＪ１）、第２のジョセフソン接合コンポーネント１３０８（ＪＪ２）、第３のジョセフソン接合コンポーネント１３１０（ＪＪ３）、コンデンサ・コンポーネント１３１２（例えば、量子ビット・コンデンサ）、グランド・プレーン１３１４（例えば、グランド）、および入力１３１６を備えることができる。各コンポーネント（例えば、１３０６、１３０８、１３１０、１３１２、１３１４、および１３１６）は、例えば、図１のデバイス１００に関して本明細書において説明されているように、互いに相対的に回路内に配置され得る。例えば、第１のジョセフソン接合コンポーネント１３０６は、（例えば、電流発生器コンポーネントによって例えば入力１３１６を介して電流が加えられるときに）第１の電流（Ｉ_１）を有することができる第１の電流経路１３１８に沿って位置することができる。第１の電流経路１０４は、第１のジョセフソン接合コンポーネント１３０６に関連付けられ得る第１の誘導コンポーネント（図１３には明示的に示されていない）を含むこともできる。第１の誘導コンポーネントは、望ましい導電材料の第１のワイヤであることができ、または第１のワイヤを備えることができ、第１の誘導コンポーネントは、第１のレベルのインダクタンス（Ｌ_１）を有することができる。第２のジョセフソン接合コンポーネント１３０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１３１０は、第１の電流経路１３１８と並列であることができる第２の電流経路１３２０に沿って直列に結合されることが可能であり、第２の電流経路１３２０は、第２の電流（Ｉ_２）を有することができる。第２の電流経路１３２０は、第２のジョセフソン接合コンポーネント１３０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１３１０に関連付けられ得る第２の誘導コンポーネント（図１３には明示的に示されていない）を含むことができる。第２の誘導コンポーネントは、望ましい導電材料の第２のワイヤであることができ、または第２のワイヤを備えることができ、第２の誘導コンポーネントは、第２のレベルのインダクタンス（Ｌ_２）を有することができる。コンデンサ・コンポーネント１３１２は、第２のジョセフソン接合コンポーネント１３０８および第３のジョセフソン接合コンポーネント１３１０に関連付けられた（例えば、これらの間の第２の電流経路１３２０に接続された）第１の端子と、グランド・プレーン１３１４に関連付けられ得る（例えば、接続され得る）第２の端子とを含むことができる。

【0076】

デバイス１３００の幾何学的特徴は、第１の電流経路１３１８（例えば、第１の電流経路１３１８の第１のワイヤ）および第１のジョセフソン接合コンポーネント１３０６の幅１３２２（Ｗ）と、第１の電流経路１３１８、第２の電流経路１３２０、第１のジョセフソン接合コンポーネント１３０６、第２のジョセフソン接合コンポーネント１３０８、第３のジョセフソン接合コンポーネント１３１０、およびコンデンサ・コンポーネント１３１２に関連付けられたパッド１３３０（例えば、コンデンサ・コンポーネント１３１２に接続することができるパッドまたはコンデンサ電荷アイランド）によって定められた（例えば、囲まれた）空間１３２８の寸法Ｘ１３２４およびＹ１３２６とを含むことができる。

【0077】

開示される主題のさまざまな実施形態に従って、デバイス１３００が望ましく小さい（例えば、非常に小さい）相互インダクタンス（例えば、低下した相互インダクタンス）を有するか、または磁束ノイズに対する望ましく低下した感度も有するか、あるいはその両方を有するように、第１の電流経路１３１８および関連する第１のジョセフソン接合コンポーネント１３０６の幅１３２２（Ｗ）、または空間１３２８（例えば、デバイス１３００の回路ループの空間）の寸法Ｘ１３２４もしくはＹ１３２６またはその両方、あるいはその両方が、設計されるか、変更されるか、または調整され得る。

【0078】

それに関して、磁束ノイズに関連する特定の形状設計点（geometry design points）を調べることが、役立つことがある。磁束、磁束ノイズ、寸法Ｗ１３２２、ならびに空間１３２８の寸法Ｘ１３２４およびＹ１３２６の間の数学的関係は、例えば、次のように例示的な方程式（１５）によって与えられ得る。

【0079】

【数21】

ここで、ｍ＝μ_ｂ（ボーア磁子）、σ＝１０^１６ｍ^－２（表面スピン密度）、λ＝４０ｎｍ、およびｂ＝１２０ｎｍ（厚さ）である。

【0080】

それに関して、図１４を（図１３と共に）簡単に参照すると、図１４は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、空間１３２８の寸法Ｘ１３２４（例えば、デバイスの回路ループの寸法Ｘ）および寸法Ｗ１３２２（例えば、デバイスの第１の電流経路の幅）のさまざまな寸法値の場合の、空間１３２８の寸法Ｙ１３２６（例えば、デバイスの回路ループの寸法Ｙ）の関数としてのデバイスの磁束ノイズの例示的なグラフ１４００の図を示している。例示的なグラフ１４００は、Ｘ＝２４マイクロメートル（μｍ）、Ｙ＝２４μｍ、およびＷ＝１０．２μｍの場合の、デバイス（例えば、デバイス１３００）の磁束ノイズ

【数22】

のプロット１４０２を含むことができる。例示的なグラフ１４００は、デバイス（例えば、デバイス１３００）がＸ＝３０μｍおよびＷ＝１０．２μｍである場合の、寸法Ｙ１３２６の関数として、磁束ノイズのプロット１４０４を含むことができる。例示的なグラフ１４００は、デバイス（例えば、デバイス１３００）がＸ＝２０μｍおよびＷ＝１０．２μｍである場合の、寸法Ｙ１３２６の関数としての磁束ノイズのプロット１４０６、およびデバイス（例えば、デバイス１３００）がＸ＝１０μｍおよびＷ＝１０．２μｍである場合の、寸法Ｙ１３２６の関数としての磁束ノイズのプロット１４０８を含むこともできる。例示的なグラフ１４００は、従来の磁場に基づく量子ビットまたは結合器デバイスに関して、Ｘ＝２４μｍ、Ｙ＝２４μｍ、およびＷ＝１．２μｍの場合の磁束ノイズのプロット１４１０をさらに含むことができる。

【0081】

グラフ１４００から観察され得るように、例示的なデバイス１３００の磁束ノイズは、従来の量子ビット・デバイスの磁束ノイズより大幅に低くなることができる。やはりグラフ１４００から観察され得るように、デバイス１３００の空間１３２８の寸法Ｘ１３２４もしくはＹ１３２６またはその両方、またはデバイス１３００の寸法Ｗ１３２２、あるいはその両方を変更する（例えば、サイズを減らす（または増やす））ことによって、デバイス１３００の磁束ノイズが変更され得る（例えば、減らされ得る）。例えば、空間１３２８の寸法Ｘ１３２４のサイズが減らされるにつれて、デバイス１３００の磁束ノイズが減ることができ、空間１３２８の寸法Ｙ１３２６のサイズが減らされる（または寸法Ｗ１３２２のサイズが増やされる、あるいはその両方）につれて、デバイス１３００の磁束ノイズが減ることができる。

【0082】

量子ビット・デバイスの設計に関して、設計形状に対する特定の制限が存在することがある。例えば、量子ビット・デバイスのより好ましい（例えば、改善されたか、または向上した）磁束ノイズ低減のためのサイズ設定（例えば、より小さいループ・サイズおよびより大きい幅）に対する１つの制限は、例えば、入力電荷アイランド（１）１３３２とコンデンサ電荷アイランド（２）１３３０（例えば、パッド１３３０）の間のクロス静電容量、入力電荷アイランド（１）１３３２とグランド電荷アイランド（３）１３３４の間のクロス静電容量、およびコンデンサ電荷アイランド（２）１３３０とグランド電荷アイランド（３）１３３４の間のクロス静電容量などの、クロス静電容量であることがある。このサイズ設定は、ジョセフソン接合（例えば、第１のジョセフソン接合コンポーネント１３０６、第２のジョセフソン接合コンポーネント１３０８、または第３のジョセフソン接合コンポーネント１３１０、あるいはその組み合わせ）の共振周波数を変更しない静電容量によって制限される可能性がある。

【0083】

Ｑ３Ｄを使用するシミュレーションは、入力電荷アイランド（１）１３３２、コンデンサ電荷アイランド（２）１３３０、およびグランド電荷アイランド（３）１３３４の間のクロス静電容量の決定を可能にすることができる。それに関して、図１５～１７を（図１３と共に）簡単に参照すると、図１５～１７は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、デバイスの空間１３２８のさまざまな寸法ＸおよびＹの場合の、入力電荷アイランド（１）１３３２、コンデンサ電荷アイランド（２）１３３０、およびグランド電荷アイランド（３）１３３４の間のクロス静電容量の各シミュレーションの例示的なグラフの図を示している。図１５は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、デバイスの空間１３２８の寸法Ｘのさまざまなサイズの場合の、寸法Ｙの関数として、入力電荷アイランド（１）１３３２とコンデンサ電荷アイランド（２）１３３０の間のクロス静電容量の各シミュレーションの例示的なグラフ１５００の図を示している。例示的なグラフ１５００は、寸法Ｘ＝１０μｍの場合の寸法Ｙの関数として、入力電荷アイランド（１）１３３２とコンデンサ電荷アイランド（２）１３３０の間のクロス静電容量（Ｃ_１２）（ｆＦ単位）のプロット１５０２を含むことができる。例示的なグラフ１５００は、寸法Ｘ＝１５μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのクロス静電容量Ｃ_１２のプロット１５０４、寸法Ｘ＝２０μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのクロス静電容量Ｃ_１２のプロット１５０６、寸法Ｘ＝２５μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのクロス静電容量Ｃ_１２のプロット１５０８、および寸法Ｘ＝３０μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのクロス静電容量Ｃ_１２のプロット１５１０を含むこともできる。

【0084】

図１６は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、デバイスの空間１３２８の寸法Ｘのさまざまなサイズの場合の、寸法Ｙの関数として、入力電荷アイランド（１）１３３２とグランド電荷アイランド（３）１３３４の間のクロス静電容量の各シミュレーションの例示的なグラフ１６００の図を示している。例示的なグラフ１６００は、寸法Ｘ＝１０μｍの場合の寸法Ｙの関数として、入力電荷アイランド（１）１３３２とグランド電荷アイランド（３）１３３４の間のクロス静電容量（Ｃ_１３）（ｆＦ単位）のプロット１６０２を含むことができる。例示的なグラフ１６００は、寸法Ｘ＝１５μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのクロス静電容量Ｃ_１３のプロット１６０４、寸法Ｘ＝２０μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのクロス静電容量Ｃ_１３のプロット１６０６、寸法Ｘ＝２５μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのクロス静電容量Ｃ_１３のプロット１６０８、および寸法Ｘ＝３０μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのクロス静電容量Ｃ_１３のプロット１６１０を含むこともできる。

【0085】

図１７は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、デバイスの空間１３２８の寸法Ｘのさまざまなサイズの場合の、寸法Ｙの関数として、コンデンサ電荷アイランド（２）１３３０とグランド電荷アイランド（３）１３３４の間のクロス静電容量の各シミュレーションの例示的なグラフ１７００の図を示している。例示的なグラフ１７００は、寸法Ｘ＝１０μｍの場合の寸法Ｙの関数として、コンデンサ電荷アイランド（２）１３３０とグランド電荷アイランド（３）１３３４の間のクロス静電容量（Ｃ_２３）（ｆＦ単位）のプロット１７０２を含むことができる。例示的なグラフ１７００は、寸法Ｘ＝１５μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのクロス静電容量Ｃ_２３のプロット１７０４、寸法Ｘ＝２０μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのクロス静電容量Ｃ_２３のプロット１７０６、寸法Ｘ＝２５μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのクロス静電容量Ｃ_２３のプロット１７０８、および寸法Ｘ＝３０μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのクロス静電容量Ｃ_２３のプロット１７１０を含むこともできる。

【0086】

Ｘ＝３０μｍおよびＹ＝１５μｍから、Ｘ＝１０μｍおよびＹ＝０．１μｍに及ぶ、クロス静電容量に起因する各ジョセフソン接合コンポーネントからの自己共振周波数のシミュレーションも実行され、調べられ得る。Ｘ＝３０μｍおよびＹ＝１５μｍからＸ＝１０μｍおよびＹ＝０．１μｍまでの範囲内でＸおよびＹの寸法の大きさを変更する場合でも、量子ビット・デバイスの場合、自己共振周波数が通常は約２０ＧＨｚ以上になることができるため、図１８～２０の以下のグラフでは、クロス静電容量に起因して各ジョセフソン接合コンポーネントから生じる自己共振周波数が、まだ許容できるということが観察され得る。（図１３と共に）図１８～２０に関しては、図１８～２０は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、デバイスの空間１３２８のさまざまな寸法Ｘのサイズの場合の、寸法Ｙの関数としての各ジョセフソン接合コンポーネントからの自己共振周波数の各シミュレーションの例示的なグラフの図を示している。図１８は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、デバイスの空間１３２８の寸法Ｘのさまざまなサイズの場合の、寸法Ｙの関数として、第１のジョセフソン接合コンポーネント１３０６（ＪＪ１）からの自己共振周波数のシミュレーションの例示的なグラフ１８００の図を示している。例示的なグラフ１８００は、寸法Ｘ＝１０μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのＪＪ１からの自己共振周波数のプロット１８０２、寸法Ｘ＝１５μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのＪＪ１からの自己共振周波数のプロット１８０４、寸法Ｘ＝２０μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのＪＪ１からの自己共振周波数のプロット１８０６、寸法Ｘ＝２５μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのＪＪ１からの自己共振周波数のプロット１８０８、および寸法Ｘ＝３０μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのＪＪ１からの自己共振周波数のプロット１８１０を含むことができる。

【0087】

図１９は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、デバイスの空間１３２８の寸法Ｘのさまざまなサイズの場合の、寸法Ｙの関数として、第２のジョセフソン接合コンポーネント１３０８（ＪＪ２）からの自己共振周波数のシミュレーションの例示的なグラフ１９００の図を示している。例示的なグラフ１９００は、寸法Ｘ＝１０μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのＪＪ２からの自己共振周波数のプロット１９０２、寸法Ｘ＝１５μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのＪＪ２からの自己共振周波数のプロット１９０４、寸法Ｘ＝２０μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのＪＪ２からの自己共振周波数のプロット１９０６、寸法Ｘ＝２５μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのＪＪ２からの自己共振周波数のプロット１９０８、および寸法Ｘ＝３０μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのＪＪ２からの自己共振周波数のプロット１９１０を含むことができる。

【0088】

図２０は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、デバイスの空間１３２８の寸法Ｘのさまざまなサイズの場合の、寸法Ｙの関数として、第３のジョセフソン接合コンポーネント１３１０（ＪＪ３）からの自己共振周波数のシミュレーションの例示的なグラフ２０００の図を示している。例示的なグラフ２０００は、寸法Ｘ＝１０μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのＪＪ３からの自己共振周波数のプロット２００２、寸法Ｘ＝１５μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのＪＪ３からの自己共振周波数のプロット２００４、寸法Ｘ＝２０μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのＪＪ３からの自己共振周波数のプロット２００６、寸法Ｘ＝２５μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのＪＪ３からの自己共振周波数のプロット２００８、および寸法Ｘ＝３０μｍの場合の寸法Ｙの関数としてのＪＪ３からの自己共振周波数のプロット２０１０を含むことができる。

【0089】

図２１を参照すると、図２１は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、望ましい（例えば、改良された、適切な、許容できる、または最適な）電流バイアスされた周波数調整を容易にするために、ジョセフソン接合と共に高カイネティック・インダクタンス・ワイヤを採用することができる例示的な非限定的デバイス２１００の図を示している。一部の実施形態では、第１の電流経路のジョセフソン接合（例えば、デバイス１００の第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２）が、望ましい高カイネティック・インダクタンス材料で形成される高カイネティック・インダクタンス・ワイヤに置き換えられ得る。一部の実施形態では、デバイス２１００は、例えば、トランズモン量子ビット・デバイスなどの量子ビット・デバイス（例えば、電流バイアスされた周波数調整が可能な量子ビット・デバイス）であることができる。

【0090】

デバイス２１００は、（例えば、電流がデバイス２１００に供給されるときに）第１の電流（Ｉ_１）を有することができる第１の電流経路２１０４に沿って位置することができる高カイネティック・インダクタンス・ワイヤ２１０２を備えることができる。高カイネティック・インダクタンス・ワイヤ２１０２はインダクタンス（Ｌ_ｋ）を有することができ、インダクタンス（Ｌ_ｋ）は、ワイヤ２１０２の高カイネティック・インダクタンスの高さおよび高カイネティック・インダクタンス・ワイヤ２１０２の寸法に少なくとも部分的に基づくことができる。高カイネティック・インダクタンス・ワイヤ２１０２は、定義されたしきい値カイネティック・インダクタンス・レベルを満たす（例えば、十分に高い、一致する、または超える）カイネティック・インダクタンス・レベルを有することができ、定義されたしきい値カイネティック・インダクタンス・レベルは、ワイヤ２１０２が高カイネティック・インダクタンス・ワイヤと見なされるほど十分に高いカイネティック・インダクタンス・レベルを有しているかどうかを示すことができる。一部の実施形態では、定義されたしきい値カイネティック・インダクタンス・レベルは、１ｎＨ／μｍであることができるが、他の実施形態では、定義されたしきい値カイネティック・インダクタンス・レベルが１ｎＨ／μｍより大きくなるか、または小さくなることができるということが理解されるべきである。一部の実施形態では、高カイネティック・インダクタンス・ワイヤ２１０２は、定義されたしきい値カイネティック・インダクタンス・レベルを満たす望ましい超伝導材料（例えば、窒化ニオブ、窒化ニオブチタン、または他の望ましい超伝導材料）で形成され得る。第１の電流経路２１０４は、高カイネティック・インダクタンス・ワイヤ２１０２に関連付けられ得る第１の誘導コンポーネント２１０６を含むこともできる。第１の誘導コンポーネント２１０６は、望ましい導電材料の第１のワイヤであることができ、または第１のワイヤを備えることができ（または、高カイネティック・インダクタンス・ワイヤ２１０２の一部であることができ）、第１の誘導コンポーネント２１０６は、第１のレベルのインダクタンス（Ｌ_１）を有することができる。第１の誘導コンポーネント２１０６の第１のレベルのインダクタンスは、高カイネティック・インダクタンス・ワイヤ２１０２のインダクタンスの量と比較して、相対的に小さくなる（例えば、非常に小さくなるか、または無視できる）ことができる。

【0091】

デバイス２１００は、第１の電流経路２１０４と並列な第２の電流経路２１１２に沿って直列に結合され得る第１のジョセフソン接合コンポーネント２１０８（図２１ではＪＪ２として識別される）および第２のジョセフソン接合コンポーネント２１１０（図２１ではＪＪ３として識別される）を備えることもでき、第２の電流経路２１１２は、（例えば、電流がデバイス２１００に供給されるときに）第２の電流（Ｉ_２）を有することができ、本明細書においてさらに詳細に説明されるように、第１のジョセフソン接合コンポーネント２１０８および第２のジョセフソン接合コンポーネント２１１０は、デバイス２１００の周波数を制御することを容易にすることができる。第２の電流経路２１１２は、第１のジョセフソン接合コンポーネント２１０８および第２のジョセフソン接合コンポーネント２１１０に関連付けられ得る第２の誘導コンポーネント２１１４を含むこともできる。第２の誘導コンポーネント２１１４は、望ましい導電材料の第２のワイヤであることができ、または第２のワイヤを備えることができ、第２の誘導コンポーネント２１１４は、第２のレベルのインダクタンス（Ｌ_２）を有することができる。第１の誘導コンポーネント２１０６の第１のレベルのインダクタンスは、例えば、第１の誘導コンポーネント２１０６の自己インダクタンスまたは実効インダクタンス（例えば、第１のワイヤの自己インダクタンスまたは実効インダクタンス）を含むことができ、第２の誘導コンポーネント２１１４の第２のレベルのインダクタンスは、例えば、第２の誘導コンポーネント２１１４の自己インダクタンスまたは実効インダクタンス（例えば、第２のワイヤの自己インダクタンスまたは実効インダクタンス）を含むことができる。

【0092】

デバイス２１００は、第１のジョセフソン接合コンポーネント２１０８および第２のジョセフソン接合コンポーネント２１１０に関連付けられた（例えば、これらの間の第２の電流経路２１１２に接続された）第１の端子と、デバイス２１００のグランド２１１８に関連付けられ得る（例えば、接続され得る）第２の端子とを含むことができるコンデンサ・コンポーネント２１１６（例えば、コンデンサ）を備えることもできる。１つの非限定的な例では、コンデンサ・コンポーネント２１１６は、６５ｆＦであることができるが、必要に応じて、６５ｆＦより大きいか、または小さい別の望ましい静電容量のコンデンサがデバイス２１００において利用され得る。デバイス２１００は、望ましい電流レベルを有する望ましい電流（例えば、望ましいパルス形を有する電流パルス）を生成できる電流発生器コンポーネント２１２０をさらに含むこともでき、この電流が、第１の電流経路２１０４および第２の電流経路２１１２に供給されるか、または加えられ得る。

【0093】

第１の電流経路２１０４と第２の電流経路２１１２の間の電流分割比（例えば、Ｉ_２／Ｉ_１）は、第１のジョセフソン接合コンポーネント２１０８の面積および第２のジョセフソン接合コンポーネント２１１０の面積に対する高カイネティック・インダクタンス・ワイヤ２１０２の特性（例えば、高カイネティック・インダクタンス）に少なくとも部分的に基づいて決定されるか、または変更される（例えば、増やされる（または減らされる））ことが可能である。デバイス２１００の周波数は、電流発生器コンポーネント２１２０によってデバイス２１００に加えられる電流の量、高カイネティック・インダクタンス・ワイヤ２１０２のカイネティック・インダクタンスの量、第１のジョセフソン接合コンポーネント２１０８および第２のジョセフソン接合コンポーネント２１１０のサイズ（例えば、面積）、または第１のジョセフソン接合コンポーネント２１０８および第２のジョセフソン接合コンポーネント２１１０に対する高カイネティック・インダクタンス・ワイヤ２１０２の配置、あるいはその組み合わせに少なくとも部分的に基づいて制御される（例えば、管理される、調節される、変更される、または調整される）ことが可能である。

【0094】

（図１のデバイス１００の第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２の代わりに）デバイス２１００内にインダクタンス（Ｌ_ｋ）を有する高カイネティック・インダクタンス・ワイヤ２１０２を含んでいる図２１のデバイス２１００の分析は、本明細書において説明されている図１のデバイス１００の分析に比較的似ているが、例えば、高カイネティック・インダクタンス・ワイヤ２１０２の両端の位相差を含むことができる分析における違いが存在し得るという点、およびカイネティック・インダクタンスが、（例えば、デバイス１００の第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２と同様の）関連する磁束の寄与を有さないという点が異なる。

【0095】

方程式（１６）において考慮されているような位相δの一価性の条件に起因して、次のようになる。

【0096】

【数23】

ここで、

【数24】

は、高カイネティック・インダクタンス・ワイヤ２１０２の位相を表すことができ、δ_２は、第１のジョセフソン接合コンポーネント２１０８の位相を表すことができ、δ_３は、第２のジョセフソン接合コンポーネント２１１０の位相を表すことができ、Φ_ｅｘｔは外部磁束を表すことができる。

【0097】

ジョセフソン接合の電流関係（以下の臨界電流を仮定する）およびＫＣＬを使用して、方程式（１６）から進み、次の方程式（１７）に従うことができる。

【0098】

【数25】

ここで、Ｉ_ｉｎは、電流発生器コンポーネント２１２０によって供給され得る入力（例えば、ソース）電流であることができる。方程式（１７）から、さまざまなＩ_ｉｎの値について、数値またはグラフあるいはその両方を用いてＩ_２が解かれ得る。

【0099】

図２２を（図２１と共に）簡単に参照すると、図２２は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、電流Ｉ_ｉｎの関数としてデバイス２１００の周波数（例えば、量子ビット周波数）の例示的なグラフ２２００の図を示している。非限定的な例では、第１のジョセフソン接合コンポーネント２１０８に関連付けられた電流Ｉ_Ｃ２は、２０ナノアンペア（ｎＡ）であることができ、第２のジョセフソン接合コンポーネント２１１０に関連付けられた電流Ｉ_Ｃ３は、２０ｎＡであることができる。高カイネティック・インダクタンス・ワイヤ２１０２に関連付けられた電流Ｉ_ｉｎ－Ｉ_２は、２０００ｎＡであることができる。コンデンサ・コンポーネント２１１６の静電容量は、６５ｆＦであることができる。第１のレベルのインダクタンス（Ｌ_１）および第２のレベルのインダクタンス（Ｌ_２）のインダクタンス・レベルは、それぞれ１２ｐＨであることができる。本明細書において説明されているように、高カイネティック・インダクタンスを有する高カイネティック・インダクタンス・ワイヤ２１０２が、第１のジョセフソン接合コンポーネント２１０８および第２のジョセフソン接合コンポーネント２１１０に対して配置されると、高カイネティック・インダクタンス・ワイヤ２１０２は、電流分割比（Ｉ_２／Ｉ_１）における望ましい増加を容易にする（例えば、可能にする）ことができ、第１のジョセフソン接合コンポーネント２１０８および第２のジョセフソン接合コンポーネント２１１０の望ましい電流バイアス効果をもたらすことができる。例えば高カイネティック・インダクタンス・ワイヤ２１０２は、電流分割比（Ｉ_２／Ｉ_１）を増やすために利用されるのが望ましく、デバイス２１００の調整の効果（例えば、電流バイアスされた調整の効果）の大部分は、一部分において第１のジョセフソン接合コンポーネント２１０８および第２のジョセフソン接合コンポーネント２１１０に起因することができる（例えば、発生することができる）。

【0100】

図２２のグラフ２２００では、デバイス２１００の電流（μＡ単位）の関数としての周波数（ＧＨｚ）のプロット２２０２から、望ましい周波数スポット（例えば、０．０μＡでの約６．９ＧＨｚなどのスイートスポット周波数）からの１０％の調整の場合、デバイス１００（例えば、電流バイアスされた量子ビット・デバイス）が約２．３μＡのみの使用を伴うことができるということが観察され得る。これに対して、標準的な場に基づくデバイス（例えば、磁場に基づくエックスモン結合器デバイス（Xmon-coupler device））は、望ましい周波数スポット（例えば、スイートスポット周波数）からの１０％の調整を達成するために、大幅により多くの電流（例えば、最大で３４μＡまで）を必要とする可能性がある。やはり観察され得るように、第１の電流経路２１０４内に高カイネティック・インダクタンス・ワイヤ２１０２を含むデバイス２１００に関する図２２のプロット２２０２は、第１の電流経路１０４内に第１のジョセフソン接合コンポーネント１０２を含むデバイス１００に関する図２のプロット２０２に実質的に類似することができる。

【0101】

一部の実施形態では、図２１に示されていないが、デバイス２１００は、ノイズ（例えば、電流ノイズ、磁束ノイズ、またはジョンソン・ノイズ）またはパーセル損失あるいはその両方に対するデバイス２１００の望ましくない感度を低下させることを容易にするために、図８のデバイス８００に関して説明されたのと同じまたは類似する、ローパス・フィルタ・コンポーネント（例えば、ローパス・フィルタ・コンポーネント８０２）または電流スプリッタ・コンポーネント（例えば、電流スプリッタ・コンポーネント８０８）あるいはその両方を含むことができる。特定の実施形態では、デバイス２１００は、デバイス２１００のノイズ感度または相互インダクタンスあるいはその両方を低下させることを容易にするために、図１３のデバイス１３００に関して説明されたのと同じまたは類似する、設計または変更された（例えば、調節された）形状（例えば、寸法Ｗ、Ｘ、またはＹ、あるいはその組み合わせ）を有することもできる。

【0102】

特に望ましく、電流によって制御される周波数調整が可能なデバイスであることができ、デバイス２１００の回路に配置されているような高カイネティック・インダクタンス・ワイヤ２１０２ならびに２つのジョセフソン接合（例えば、第１および第２のジョセフソン接合コンポーネント２１０８および２１１０）を利用できるデバイス２１００は、ジョセフソン接合を通る加えられた（例えば、電流発生器コンポーネント２１２０から供給された）電流を使用して、ジョセフソン接合のインダクタンスを変更するか、または高カイネティック・インダクタンス・ワイヤを通る加えられた電流を使用して、高カイネティック・インダクタンス・ワイヤのインダクタンスを変更することができる。

【0103】

しかし、従来の調整可能な量子ビットまたは結合器デバイスは、電流線から生成された磁場を使用して、量子ビット周波数を調整する。そのような従来の調整可能な量子ビットまたは結合器デバイスでは、磁場（例えば、ＳＱＵＩＤループに通される磁束）がジョセフソン接合の位相差、およびしたがって、ジョセフソン接合インダクタンスを変更することができ、このようにして、量子ビット周波数における変更を可能にすることができる。開示される主題（例えば、デバイス２１００）が、本明細書においてさらに詳細に説明されるように、ジョセフソン接合（例えば、第１または第２のジョセフソン接合コンポーネント２１０８または２１１０）を通る加えられた電流（例えば、電流発生器コンポーネント２１２０から供給された電流）を利用して、ジョセフソン接合のインダクタンスを変更するか、または高カイネティック・インダクタンス・ワイヤを通る加えられた電流を利用して、高カイネティック・インダクタンス・ワイヤのインダクタンスを変更し、デバイスの周波数の望ましい調整を可能にすることを容易にすることができるため、デバイス２１００（例えば、電流によって制御される周波数調整が可能なデバイス）を含んでいる開示される主題は、量子ビット周波数を調整するために、電流線から生成された磁場を使用する必要がない。

【0104】

本明細書において説明されているような、電流バイアスされた周波数調整が可能な量子ビット・デバイスであることができるデバイス（例えば、デバイス１００、デバイス８００、デバイス１３００、およびデバイス２１００）は、望ましく改良された、信頼できる周波数調整または磁束調整が可能なデバイスであることができ、望ましくない周波数衝突および分散相互作用（例えば、ＺＺ相互作用）を防ぐことを容易にするための望ましく高速な調整可能なゲートおよび調整可能な量子ビットを含むことができ、磁気クロストークおよび磁束ノイズを軽減するか、減らすか、または最小化することもでき、こうすることは、磁気クロストークおよび磁束ノイズが量子ビット・デバイスのゲート忠実度を不必要に制限する可能性があるため、望ましいことがある。デバイス（例えば、デバイス１００、デバイス８００、デバイス１３００、およびデバイス２１００）は、磁束に基づく方式に加えて、調整可能な素子の設計に役立つツールであることもできる。

【0105】

本明細書に記載されたデバイス（例えば、デバイス１００、デバイス８００、デバイス１３００、およびデバイス２１００）は、磁束によって制御される調整可能な素子（例えば、結合器または量子ビット）を使用する複数の量子ビットのシステムにおいて利用され得る。デバイス（例えば、デバイス１００、デバイス８００、デバイス１３００、およびデバイス２１００）は、量子ビットに基づくシステムにおいて量子ビットの数が拡大される際のケーブルまたは減衰器における電力散逸（例えば、加熱）を減らすことに役立つこともできる。本明細書に記載されたデバイス（例えば、デバイス１００、デバイス８００、デバイス１３００、およびデバイス２１００）において望ましく低い（例えば、非常に低い）電流が利用される、開示される主題の電流バイアスされる方式（例えば、設計）および技術は、そのようなデバイスに関して本明細書において説明されているように、磁束調整が可能な量子ビットを駆動および制御するように設計されている低温の電子機器およびハードウェアに適用可能な要件または制約（例えば、設計制約）を満たすか、または順守する必要があることに関連する複雑さを低減することもできる。本明細書において説明されているような、デバイス（例えば、デバイス１００、デバイス８００、デバイス１３００、およびデバイス２１００）ならびに電流バイアスされる方式（例えば、設計）および技術は、量子ビットの周波数同調性を実現するための望ましい技術として、量子回路および量子コンピューティングの分野において採用され得る（例えば、採用に適しているか、または採用するのが望ましい可能性がある）。

【0106】

システムまたはデバイスあるいはその両方は、本明細書では複数のコンポーネント間の相互作用に関して説明された（または説明される）。そのようなシステムおよびコンポーネントが、それらのコンポーネントもしくはそれらの内部で指定されたサブコンポーネント、指定されたコンポーネントもしくはサブコンポーネントの一部、または追加のコンポーネント、あるいはその組み合わせを含むことができるということが、理解されるべきである。サブコンポーネントは、親コンポーネント内に含まれるのではなく、他のコンポーネントに通信可能に結合されたコンポーネントとして実装されることも可能である。さらに、１つまたは複数のコンポーネントまたはサブコンポーネントあるいはその両方は、集合的機能を提供する単一のコンポーネントに結合されてよい。コンポーネントは、簡潔にするために本明細書では具体的に説明されないが、当業者によって知られている１つまたは複数の他のコンポーネントと、相互作用してもよい。

【0107】

図２３は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、望ましい（例えば、改良された、適切な、許容できる、または最適な）電流バイアスされた周波数調整を提供するために利用され得るデバイスを形成するための例示的な非限定的方法２３００のフロー図を示している。方法２３００は、例えば、プロセッサ・コンポーネントおよびメモリを備えているか、またはそれらに動作可能に結合されたシステム（例えば、コンピュータ・システム）によって実行され得る。本明細書に記載された他の実施形態で採用されている類似する要素の説明の繰り返しは、簡潔にするために省略されているか、または省略されてよい。

【0108】

２３０２で、デバイスの第１の電流経路に沿って第１のジョセフソン接合コンポーネントが形成され得る。２３０４で、第１の電流経路と並列なデバイスの第２の電流経路に沿って直列に結合され得る第２のジョセフソン接合コンポーネントおよび第３のジョセフソン接合コンポーネントがデバイス上に形成されることが可能である。例えば、システムは、第１の電流経路に沿って第１のジョセフソン接合コンポーネントを形成することができ、デバイスの第１の電流経路と並列なデバイスの第２の電流経路に沿って直列に結合され得る第２のジョセフソン接合コンポーネントおよび第３のジョセフソン接合コンポーネントを形成することができる。第１の電流経路は、第１のインダクタンスを有する第１の誘導コンポーネントに関連付けられることが可能であり、第２の電流経路は、第２のインダクタンスを有する第２の誘導コンポーネントに関連付けられることが可能である。

【0109】

２３０６で、第２の電流経路に関連付けられることが可能である第１の端子と、デバイスのグランドに関連付けられることが可能である第２の端子とを備えているコンデンサ・コンポーネントが形成されることが可能である。コンデンサ・コンポーネント（例えば、コンデンサ）は、本明細書に記載されているような望ましい量の静電容量を有することができる。一部の実施形態では、システムは、コンデンサ・コンポーネントをデバイス上に形成または配置することができ、第１の端子を、例えば、第２のジョセフソン接合コンポーネントと第３のジョセフソン接合コンポーネントの間の第２の電流経路に接続することができ、第２の端子をグランドに接続することができる。

【0110】

２３０８で、望ましい電流をデバイスの第１の電流経路および第２の電流経路に供給することができる電流発生器コンポーネントがデバイス上に形成されることが可能である。特定の実施形態では、システムは、電流発生器コンポーネントをデバイス上に形成または配置（例えば、挿入）することができ、電流発生器コンポーネントの出力は、デバイスの第１の電流経路および第２の電流経路に関連付けられ得る（例えば、直接的または間接的に接続され得る）。

【0111】

一部の実施形態では、方法２３００は参照点Ａに進むことができ、図２４の方法２４００は、参照点Ａから進むことができる。特定の実施形態では、方法２３００は参照点Ｂに進むことができ、図２５の方法２５００は、参照点Ｂから進むことができる。

【0112】

図２４は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、望ましい（例えば、改良された、適切な、許容できる、または最適な）電流バイアスされた周波数調整を提供し、ノイズ（例えば、磁束ノイズまたは他のノイズあるいはその両方）およびパーセル損失に対するデバイスの感度を低下させることを容易にするために利用され得るデバイス上のローパス・フィルタ・コンポーネントまたは電流スプリッタ・コンポーネントあるいはその両方を形成するための例示的な非限定的方法２４００のフロー図を示している。方法２３００は、例えば、プロセッサ・コンポーネントおよびメモリを備えているか、またはそれらに動作可能に結合されたシステム（例えば、コンピュータ・システム）によって実行され得る。本明細書に記載された他の実施形態で採用されている類似する要素の説明の繰り返しは、簡潔にするために省略されているか、または省略されてよい。一部の実施形態では、方法２４００は、図２３の方法２３００の参照点Ａから進むことができる。

【0113】

２４０２で、デバイスの電流発生器コンポーネントの出力に入力が関連付けられることが可能であり、デバイスの第１の電流経路および第２の電流経路に出力が関連付けられることが可能であるローパス・フィルタ・コンポーネントがデバイス上に形成されることが可能である。システムは、ローパス・フィルタ・コンポーネントをデバイス上に形成または配置（例えば、挿入）することができ、ローパス・フィルタ・コンポーネントの入力（例えば、入力ポート）が、デバイスの電流発生器コンポーネントの出力に関連付けられる（例えば、接続される）ことが可能であり、ローパス・フィルタ・コンポーネントの出力が、デバイスの第１の電流経路および第２の電流経路に関連付けられることが可能である（例えば、回路内のノードが第１の電流経路および第２の電流経路に関連付けられる）。ローパス・フィルタ・コンポーネントは、本明細書においてさらに詳細に説明されるように、構造化されることが可能であり、コンポーネント（例えば、インダクタ・コンポーネントおよびコンデンサ・コンポーネント）を含むことができる。

【0114】

２４０４で、電流発生器コンポーネントから出力された電流を分割することを容易にするために第１の電流経路および第２の電流経路に関連付けられ得る電流スプリッタ・コンポーネントがデバイス上に形成されることが可能である。一部の実施形態では、追加的または代替的に（例えば、ローパス・フィルタ・コンポーネントに加えて、またはローパス・フィルタ・コンポーネントの代わりに）、システムは、電流発生器コンポーネントから出力された電流を分割する（例えば、電流の一部をデバイスのグランド・プレーンに方向転換する）ことを容易にするために、電流スプリッタ・コンポーネントが第１の電流経路および第２の電流経路に関連付けられ得るように、電流スプリッタ・コンポーネントをデバイス上に形成または配置することができる。例えば、システムは、電流スプリッタ・コンポーネントの第１の端子を、第１の電流経路、第２の電流経路、またはローパス・フィルタ・コンポーネント、あるいはその組み合わせに接続することができ、電流スプリッタ・コンポーネントの第２の端子をデバイスのグランド（例えば、グランド・プレーン）に接続することができる。電流スプリッタ・コンポーネントは、本明細書においてさらに詳細に説明されるように、構造化されることが可能であり、コンポーネント（例えば、インダクタ・コンポーネント）を含むことができる。

【0115】

図２５は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、望ましい（例えば、改良された、適切な、許容できる、または最適な）電流バイアスされた周波数調整を提供し、ノイズに対するデバイスの感度を低下させ、望ましく低い相互インダクタンスを有することを容易にするために利用され得るデバイスの回路の形状を変更または構造化するための例示的な非限定的方法２５００のフロー図を示している。方法２５００は、例えば、プロセッサ・コンポーネントおよびメモリを備えているか、またはそれらに動作可能に結合されたシステム（例えば、コンピュータ・システム）によって実行され得る。本明細書に記載された他の実施形態で採用されている類似する要素の説明の繰り返しは、簡潔にするために省略されているか、または省略されてよい。特定の実施形態では、方法２５００は、図２３の方法２３００の参照点Ｂから進むことができる。

【0116】

２５０２で、空間が、第１の電流経路、第２の電流経路、第１のジョセフソン接合コンポーネント、第２のジョセフソン接合コンポーネント、第３のジョセフソン接合コンポーネント、およびコンデンサ・コンポーネントに関連付けられたパッドによって定められ得る、デバイスの回路ループに関連付けられたそのような空間に関して、ノイズに対するデバイスの感度を低下させること、およびデバイスに望ましく低い相互インダクタンスが存在することを容易にするために、空間の第１の寸法（例えば、Ｘの寸法）および／または第２の寸法（例えば、Ｙの寸法）および／または第１の電流経路の幅の第３の寸法（例えば、Ｗの寸法）が変更され得る。例えば、第１の電流経路、第２の電流経路、第１のジョセフソン接合コンポーネント、第２のジョセフソン接合コンポーネント、第３のジョセフソン接合コンポーネント、コンデンサ・コンポーネント、電流発生器コンポーネント、およびグランドを備えているデバイスの回路を設計または形成することに関連して、デバイスの回路ループに関連付けられた空間に関して、システムは、ノイズに対するデバイスの感度を低下させること、およびデバイスに望ましく低い相互インダクタンスが存在することを容易にするために、回路ループに関連付けられた空間の第１の寸法（例えば、Ｘの寸法）もしくは第２の寸法（例えば、Ｙの寸法）またはその両方、または第１の電流経路の幅の第３の寸法（例えば、Ｗの寸法）、あるいはその両方を設計、決定、変更（例えば、調節）、または選択することができる。

【0117】

図２６は、開示される主題のさまざまな態様および実施形態に従って、望ましい（例えば、改良された、適切な、許容できる、または最適な）電流バイアスされた周波数調整を容易にするために、ジョセフソン接合と共に高カイネティック・インダクタンス・ワイヤを採用することができるデバイスを形成するための例示的な非限定的方法２６００のフロー図を示している。方法２６００は、例えば、プロセッサ・コンポーネントおよびメモリを備えているか、またはそれらに動作可能に結合されたシステム（例えば、コンピュータ・システム）によって実行され得る。本明細書に記載された他の実施形態で採用されている類似する要素の説明の繰り返しは、簡潔にするために省略されているか、または省略されてよい。

【0118】

２６０２で、定義されたしきい値カイネティック・インダクタンス・レベルを満たすことができるカイネティック・インダクタンス・レベルを有することができる高カイネティック・インダクタンス・ワイヤがデバイスの第１の電流経路に沿って形成されることが可能である。２６０４で、第１の電流経路と並列なデバイスの第２の電流経路に沿って直列に結合され得る第１のジョセフソン接合コンポーネントおよび第２のジョセフソン接合コンポーネントがデバイス上に形成されることが可能である。例えば、システムは、第１の電流経路に沿って高カイネティック・インダクタンス・ワイヤを形成することができ、高カイネティック・インダクタンス・ワイヤは、定義されたしきい値カイネティック・インダクタンス・レベルを満たすことができるカイネティック・インダクタンス・レベルを有することができる（例えば、カイネティック・インダクタンス・レベルは、カイネティック・インダクタンス・レベルが十分に高い値を有するということを示すことができる定義されたしきい値高カイネティック・インダクタンス・レベルに一致するか、または超えるほど十分に高くなることができる）。システムは、第１のジョセフソン接合コンポーネントおよび第２のジョセフソン接合コンポーネントを形成することもでき、第１のジョセフソン接合コンポーネントおよび第２のジョセフソン接合コンポーネントは、デバイスの第１の電流経路と並列なデバイスの第２の電流経路に沿って直列に結合され得る。第１の電流経路は、第１のインダクタンスを有する第１の誘導コンポーネントに関連付けられることも可能であり、第２の電流経路は、第２のインダクタンスを有する第２の誘導コンポーネントに関連付けられることが可能である。

【0119】

２６０６で、第２の電流経路に関連付けられることが可能である第１の端子と、デバイスのグランドに関連付けられることが可能である第２の端子とを備えているコンデンサ・コンポーネントが形成されることが可能である。コンデンサ・コンポーネントは、本明細書に記載されているような望ましい量の静電容量を有することができる。一部の実施形態では、システムは、コンデンサ・コンポーネントをデバイス上に形成または配置（例えば、挿入）することができ、第１の端子を、例えば、第１のジョセフソン接合コンポーネントと第２のジョセフソン接合コンポーネントの間の第２の電流経路に接続することができ、コンデンサ・コンポーネントの第２の端子をグランドに接続することができる。

【0120】

２６０８で、望ましい電流をデバイスの第１の電流経路および第２の電流経路に供給することができる電流発生器コンポーネントがデバイス上に形成されることが可能である。特定の実施形態では、システムは、電流発生器コンポーネントをデバイス上に形成または配置（例えば、挿入）することができ、電流発生器コンポーネントの出力は、デバイスの第１の電流経路および第２の電流経路に関連付けられ得る（例えば、直接的または間接的に接続され得る）。

【0121】

一部の実施形態では、方法２６００は参照点Ａに進むことができ、図２４の方法２４００は、参照点Ａから進むことができる。

【0122】

説明を簡単にするために、一連の動作として方法またはコンピュータ実装方法あるいはその両方が示され、説明される。開示される主題が、示された動作によって、または動作の順序によって、あるいはその両方によって制限されず、例えば動作が、本明細書において提示されておらず、説明されていない他の動作と共に、さまざまな順序で、または同時に、あるいはその両方で発生できるということが、理解されるべきである。さらに、開示される主題に従ってコンピュータ実装方法を実装するために、示されているすべての動作が必要でなくてもよい。加えて、当業者は、コンピュータ実装方法が、代替として、状態図を介して相互に関連する一連の状態またはイベントとして表され得るということを理解するであろう。追加的に、そのようなコンピュータ実装方法をコンピュータに輸送および転送するのを容易にするために、以下および本明細書全体を通じて開示されたコンピュータ実装方法を製品に格納できるということが、さらに理解されるべきである。製品という用語は、本明細書において使用されるとき、任意のコンピュータ可読デバイスまたはコンピュータ可読ストレージ媒体からアクセスできるコンピュータ・プログラムを包含するよう意図されている。

【0123】

開示される主題のさまざまな態様の背景を提供するために、図２７および以下の説明は、開示される主題のさまざまな態様が実装され得る適切な環境の概要を示すよう意図されている。図２７は、本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態を容易にすることができる例示的な非限定的動作環境のブロック図を示している。本明細書に記載された他の実施形態で採用されている類似する要素の説明の繰り返しは、簡潔にするために省略されているか、または省略されてよい。図２７を参照すると、本開示のさまざまな態様を実装するための適切な動作環境２７００は、コンピュータ２７１２を含むこともできる。コンピュータ２７１２は、処理ユニット２７１４、システム・メモリ２７１６、およびシステム・バス２７１８を含むこともできる。システム・バス２７１８は、システム・メモリ２７１６を含むが、これに限定されないシステム・コンポーネントを、処理ユニット２７１４に結合する。処理ユニット２７１４は、さまざまな使用可能なプロセッサのいずれかであることができる。デュアル・マイクロプロセッサおよび他のマルチプロセッサ・アーキテクチャが、処理ユニット２７１４として採用されることも可能である。システム・バス２７１８は、ＩＳＡ（Industry Standard Architecture）、ＭＣＡ（Micro Channel Architecture）、ＥＩＳＡ（Enhanced ISA）、ＩＤＥ（Intelligent Drive Electronics）、ＶＥＳＡローカル・バス（ＶＬＢ：VESA Local Bus）、ＰＣＩ（Peripheral Component Interconnects）、カードバス、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ：UniversalSerial Bus）、ＡＧＰ（Advanced Graphics Port）、Ｆｉｒｅｗｉｒｅ（ＩＥＥＥ １３９４）、および小型コンピュータ・システム・インターフェイス（ＳＣＳＩ：Small Computer Systems Interface）を含むが、これらに限定されない、任意のさまざまな使用可能なバス・アーキテクチャを使用する、メモリ・バスもしくはメモリ・コントローラ、ペリフェラル・バスもしくは外部バス、またはローカル・バス、あるいはその組み合わせを含む、複数の種類のバス構造のいずれかであることができる。システム・メモリ２７１６は、揮発性メモリ２７２０および不揮発性メモリ２７２２を含むこともできる。起動中などにコンピュータ２７１２内の要素間で情報を転送するための基本ルーチンを含んでいる基本入出力システム（ＢＩＯＳ：basic input/output system）が、不揮発性メモリ２７２２に格納される。不揮発性メモリ２７２２の例としては、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ：read only memory）、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ：programmableROM）、電気的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ：electrically programmable ROM）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ：electrically erasable programmable ROM）、フラッシュ・メモリ、または不揮発性ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ：random access memory）（例えば、強誘電体ＲＡＭ（ＦｅＲＡＭ：ferroelectric RAM））が挙げられるが、これらに限定されない。揮発性メモリ２７２０は、外部キャッシュ・メモリとして機能するランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）を含むこともできる。例えばＲＡＭは、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ：static RAM）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ：dynamic RAM）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ：synchronous DRAM）、ダブル・データ・レートＳＤＲＡＭ（ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ：double data rate SDRAM）、拡張ＳＤＲＡＭ（ＥＳＤＲＡＭ：enhanced SDRAM）、シンクリンクＤＲＡＭ（ＳＬＤＲＡＭ：Synchlink DRAM）、ダイレクト・ラムバスＲＡＭ（ＤＲＲＡＭ：direct Rambus RAM）、ダイレクト・ラムバス・ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＤＲＡＭ：direct Rambus dynamic RAM）、およびラムバス・ダイナミックＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ：Rambus dynamic RAM）などの、ただしこれらに限定されない、多くの形態で利用可能である。

【0124】

コンピュータ２７１２は、取り外し可能／取り外し不可能な揮発性／不揮発性のコンピュータ・ストレージ媒体を含むこともできる。例えば図２７は、ディスク・ストレージ２７２４を示している。ディスク・ストレージ２７２４は、磁気ディスク・ドライブ、フロッピー（Ｒ）・ディスク・ドライブ、テープ・ドライブ、Ｊａｚドライブ、Ｚｉｐドライブ、ＬＳ－１００ドライブ、フラッシュ・メモリ・カード、またはメモリ・スティックなどの、ただしこれらに限定されない、デバイスを含むこともできる。ディスク・ストレージ２７２４は、コンパクト・ディスクＲＯＭデバイス（ＣＤ－ＲＯＭ：compact disk ROM）、記録可能ＣＤドライブ（ＣＤ－Ｒドライブ：CD recordable drive）、再書き込み可能ＣＤドライブ（ＣＤ－ＲＷドライブ：CD rewritable drive）、またはデジタル・バーサタイル・ディスクＲＯＭドライブ（ＤＶＤ－ＲＯＭ：digital versatile disk ROM）などの光ディスク・ドライブを含むが、これらに限定されないストレージ媒体を、別々に、または他のストレージ媒体と組み合わせて、含むこともできる。システム・バス２７１８へのディスク・ストレージ２７２４の接続を容易にするために、インターフェイス２７２６などの、取り外し可能または取り外し不可能なインターフェイスが通常は使用される。図２７は、ユーザと、適切な動作環境２７００において説明された基本的なコンピュータ・リソースとの間の仲介として機能するソフトウェアも示している。そのようなソフトウェアは、例えば、オペレーティング・システム２７２８を含むこともできる。ディスク・ストレージ２７２４に格納できるオペレーティング・システム２７２８は、コンピュータ２７１２のリソースを制御し、割り当てるように動作する。システムのアプリケーション２７３０は、例えばシステム・メモリ２７１６またはディスク・ストレージ２７２４のいずれかに格納されたプログラム・モジュール２７３２およびプログラム・データ２７３４を介して、オペレーティング・システム２７２８によるリソースの管理を利用する。さまざまなオペレーティング・システムまたはオペレーティング・システムの組み合わせを使用して本開示が実装され得るということが、理解されるべきである。ユーザは、入力デバイス２７３６を介して、コマンドまたは情報をコンピュータ２７１２に入力する。入力デバイス２７３６は、マウス、トラックボール、スタイラス、タッチ・パッド、キーボード、マイクロホン、ジョイスティック、ゲーム・パッド、衛星放送受信アンテナ、スキャナ、ＴＶチューナー・カード、デジタル・カメラ、デジタル・ビデオ・カメラ、Ｗｅｂカメラなどのポインティング・デバイスを含むが、これらに限定されない。これらおよび他の入力デバイスは、インターフェイス・ポート２７３８を介してシステム・バス２７１８を通り、処理ユニット２７１４に接続する。インターフェイス・ポート２７３８は、例えば、シリアル・ポート、パラレル・ポート、ゲーム・ポート、およびユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）を含む。出力デバイス２７４０は、入力デバイス２７３６と同じ種類のポートの一部を使用する。このようにして、例えば、ＵＳＢポートを使用して、入力をコンピュータ２７１２に提供し、コンピュータ２７１２から出力デバイス２７４０に情報を出力できる。出力アダプタ２７４２は、特殊なアダプタを必要とする出力デバイス２７４０の中でも特に、モニタ、スピーカ、およびプリンタのような何らかの出力デバイス２７４０が存在することを示すために提供される。出力アダプタ２７４２の例としては、出力デバイス２７４０とシステム・バス２７１８の間の接続の方法を提供するビデオ・カードおよびサウンド・カードが挙げられるが、これらに限定されない。リモート・コンピュータ２７４４などの、その他のデバイスまたはデバイスのシステムあるいはその両方が、入力機能および出力機能の両方を提供するということに、注意するべきである。

【0125】

コンピュータ２７１２は、リモート・コンピュータ２７４４などの１つまたは複数のリモート・コンピュータへの論理接続を使用して、ネットワーク環境内で動作できる。リモート・コンピュータ２７４４は、コンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、ワークステーション、マイクロプロセッベースの機器、ピア・デバイス、またはその他の一般的なネットワーク・ノードなどであることができ、通常は、コンピュータ２７１２に関連して説明された要素の多くまたはすべてを含むこともできる。簡潔にするために、メモリ・ストレージ・デバイス２７４６のみが、リモート・コンピュータ２７４４と共に示されている。リモート・コンピュータ２７４４は、ネットワーク・インターフェイス２７４８を介してコンピュータ２７１２に論理的に接続されてから、通信接続２７５０を介して物理的に接続される。ネットワーク・インターフェイス２７４８は、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ：local-area networks）、広域ネットワーク（ＷＡＮ：wide-area networks）、セルラー・ネットワークなどの、有線通信ネットワークまたはワイヤレス通信ネットワークあるいはその両方を包含する。ＬＡＮ技術は、光ファイバ分散データ・インターフェイス（ＦＤＤＩ：Fiber Distributed Data Interface）、銅線分散データ・インターフェイス（ＣＤＤＩ：Copper Distributed Data Interface）、イーサネット（Ｒ）、トークン・リングなどを含む。ＷＡＮ技術は、ポイントツーポイント・リンク、総合デジタル通信網（ＩＳＤＮ：Integrated Services Digital Networks）およびその変形などの回路交換網、パケット交換網、およびデジタル加入者回線（ＤＳＬ：Digital Subscriber Lines）を含むが、これらに限定されない。通信接続２７５０は、ネットワーク・インターフェイス２７４８をシステム・バス２７１８に接続するために採用されたハードウェア／ソフトウェアのことを指す。通信接続２７５０は、説明を明確にするために、コンピュータ２７１２内に示されているが、コンピュータ２７１２の外部に存在することもできる。ネットワーク・インターフェイス２７４８に接続するためのハードウェア／ソフトウェアは、単に例示の目的で、通常の電話の等級のモデム、ケーブル・モデム、およびＤＳＬモデムを含むモデム、ＩＳＤＮアダプタ、ならびにイーサネット（Ｒ）・カードなどの、内部および外部の技術を含むこともできる。

【0126】

１つまたは複数の実施形態は、任意の可能な統合の技術的詳細レベルで、システム、方法、装置、またはコンピュータ・プログラム製品であってよい。コンピュータ・プログラム製品は、プロセッサに１つまたは複数の実施形態の態様を実行させるためのコンピュータ可読プログラム命令を含んでいるコンピュータ可読ストレージ媒体を含むことができる。コンピュータ可読ストレージ媒体は、命令実行デバイスによって使用するための命令を保持および格納できる有形のデバイスであることができる。コンピュータ可読ストレージ媒体は、例えば、電子ストレージ・デバイス、磁気ストレージ・デバイス、光ストレージ・デバイス、電磁ストレージ・デバイス、半導体ストレージ・デバイス、またはこれらの任意の適切な組み合わせであることができるが、これらに限定されない。コンピュータ可読ストレージ媒体のさらに具体的な例の非網羅的リストは、ポータブル・コンピュータ・ディスケット、ハード・ディスク、ＲＡＭ、ＲＯＭ、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ：erasable programmable read-only memoryまたはフラッシュ・メモリ）、ＳＲＡＭ、ポータブルＣＤ－ＲＯＭ、デジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ：digital versatile disk）、メモリ・スティック、フロッピー（Ｒ）・ディスク、パンチカードまたは命令が記録されている溝の中の隆起構造などの機械的にエンコードされるデバイス、およびこれらの任意の適切な組み合わせを含むことができる。本明細書において使用されるとき、コンピュータ可読ストレージ媒体は、それ自体が、電波または他の自由に伝搬する電磁波、導波管または他の送信媒体を伝搬する電磁波（例えば、光ファイバ・ケーブルを通過する光パルス）、あるいはワイヤを介して送信される電気信号などの一過性の信号であると解釈されるべきではない。

【0127】

本明細書に記載されたコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ可読ストレージ媒体から各コンピューティング・デバイス／処理デバイスへ、またはネットワーク（例えば、インターネット、ローカル・エリア・ネットワーク、広域ネットワーク、または無線ネットワーク、あるいはその組み合わせ）を介して外部コンピュータまたは外部ストレージ・デバイスへダウンロードされ得る。このネットワークは、銅伝送ケーブル、光伝送ファイバ、ワイヤレス送信、ルータ、ファイアウォール、スイッチ、ゲートウェイ・コンピュータ、またはエッジ・サーバ、あるいはその組み合わせを備えることができる。各コンピューティング・デバイス／処理デバイス内のネットワーク・アダプタ・カードまたはネットワーク・インターフェイスは、コンピュータ可読プログラム命令をネットワークから受信し、それらのコンピュータ可読プログラム命令を各コンピューティング・デバイス／処理デバイス内のコンピュータ可読ストレージ媒体に格納するために転送する。開示された主題の動作を実行するためのコンピュータ可読プログラム命令は、アセンブラ命令、命令セット・アーキテクチャ（ＩＳＡ：instruction-set-architecture）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、集積回路のための構成データ、あるいはＳｍａｌｌｔａｌｋ（Ｒ）、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語などの手続き型プログラミング言語を含む１つまたは複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソース・コードまたはオブジェクト・コードであることができる。コンピュータ可読プログラム命令は、ユーザのコンピュータ上で全体的に実行すること、ユーザのコンピュータ上でスタンドアロン・ソフトウェア・パッケージとして部分的に実行すること、ユーザのコンピュータ上およびリモート・コンピュータ上でそれぞれ部分的に実行すること、あるいはリモート・コンピュータ上またはサーバ上で全体的に実行することができる。後者のシナリオでは、リモート・コンピュータは、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）または広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを介してユーザのコンピュータに接続することができ、または接続は、（例えば、インターネット・サービス・プロバイダを使用してインターネットを介して）外部コンピュータに対して行われ得る。一部の実施形態では、開示された主題の態様を実行するために、例えばプログラマブル論理回路、フィールドプログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ：field-programmable gate arrays）、またはプログラマブル・ロジック・アレイ（ＰＬＡ：programmable logic arrays）を含む電子回路は、コンピュータ可読プログラム命令の状態情報を利用することによって、電子回路をカスタマイズするためのコンピュータ可読プログラム命令を実行することができる。

【0128】

開示された主題の態様は、本明細書において、本開示の実施形態に従って、方法、装置（システム）、およびコンピュータ・プログラム製品のフローチャート図またはブロック図あるいはその両方を参照して説明される。フローチャート図またはブロック図あるいはその両方の各ブロック、ならびにフローチャート図またはブロック図あるいはその両方に含まれるブロックの組み合わせが、コンピュータ可読プログラム命令によって実装され得るということが理解されるであろう。これらのコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサを介して実行される命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方のブロックに指定される機能／動作を実施する方法を作り出すべく、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサに提供されてマシンを作り出すものであることができる。これらのコンピュータ可読プログラム命令は、命令が格納されたコンピュータ可読ストレージ媒体がフローチャートまたはブロック図あるいはその両方のブロックに指定される機能／動作の態様を実施する命令を含んでいる製品を備えるように、コンピュータ可読ストレージ媒体に格納され、コンピュータ、プログラム可能なデータ処理装置、または他のデバイス、あるいはその組み合わせに特定の方式で機能するように指示できるものであることもできる。コンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ上、他のプログラム可能な装置上、または他のデバイス上で実行される命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方のブロックに指定される機能／動作を実施するように、コンピュータ実装プロセスを生成すべく、コンピュータ、他のプログラム可能なデータ処理装置、または他のデバイスに読み込まれ、一連の操作可能な動作を、コンピュータ上、他のプログラム可能な装置上、または他のデバイス上で実行させるものであることもできる。

【0129】

図内のフローチャートおよびブロック図は、開示された主題のさまざまな実施形態に従って、システム、方法、およびコンピュータ・プログラム製品の可能な実装のアーキテクチャ、機能、および動作を示す。これに関連して、フローチャートまたはブロック図内の各ブロックは、規定された論理機能を実装するための１つまたは複数の実行可能な命令を含んでいる、命令のモジュール、セグメント、または部分を表すことができる。一部の代替の実装では、ブロックに示された機能は、図に示された順序とは異なる順序で発生することができる。例えば、連続して示された２つのブロックは、含まれている機能に応じて、実質的に同時に実行されるか、または場合によっては逆の順序で実行され得る。ブロック図またはフローチャート図あるいはその両方の各ブロック、ならびにブロック図またはフローチャート図あるいはその両方に含まれるブロックの組み合わせは、規定された機能または動作を実行するか、または専用ハードウェアとコンピュータ命令の組み合わせを実行する専用ハードウェアベースのシステムによって実装されることができるということにも注意する。

【0130】

上記では、１つのコンピュータまたは複数のコンピュータあるいはその両方で実行されるコンピュータ・プログラム製品のコンピュータ実行可能命令との一般的な関連において、本主題が説明されたが、当業者は、本開示が他のプログラム・モジュールと組み合わせて実装されることもできるということを認識するであろう。通常、プログラム・モジュールは、特定のタスクを実行するか、または特定の抽象データ型を実装するか、あるいはその両方を行うルーチン、プログラム、コンポーネント、データ構造などを含む。さらに、当業者は、本明細書で開示されたコンピュータ実装方法が、シングルプロセッサ・コンピュータ・システムまたはマルチプロセッサ・コンピュータ・システム、ミニコンピューティング・デバイス、メインフレーム・コンピュータ、コンピュータ、ハンドヘルド・コンピューティング・デバイス（例えば、ＰＤＡ、電話）、マイクロプロセッサベースまたはプログラム可能な家庭用電化製品または産業用電子機器などを含む、他のコンピュータ・システム構成を使用して実践され得るということを理解するであろう。示された態様は、通信ネットワークを介してリンクされたリモート処理デバイスによってタスクが実行される、分散コンピューティング環境内で実践されることも可能である。ただし、本開示の態様の全部ではないとしても一部は、スタンドアロン・コンピュータ上で実践され得る。分散コンピューティング環境において、プログラム・モジュールは、ローカルおよびリモートのメモリ・ストレージ・デバイスに配置され得る。

【0131】

本出願において使用されるとき、「コンポーネント」、「システム」、「プラットフォーム」、「インターフェイス」などの用語は、１つまたは複数の特定の機能を含むコンピュータ関連の実体または操作可能なマシンに関連する実体を指すことができるか、またはそれらの実体を含むことができるか、あるいはその両方が可能である。本明細書で開示された実体は、ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせ、ソフトウェア、または実行中のソフトウェアのいずれかであることができる。例えば、コンポーネントは、プロセッサ上で実行されるプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行ファイル、実行のスレッド、プログラム、またはコンピュータ、あるいはその組み合わせであることができるが、これらに限定されない。例として、サーバ上で実行されるアプリケーションおよびサーバの両方が、コンポーネントであることができる。１つまたは複数のコンポーネントが、プロセス内または実行のスレッド内あるいはその両方に存在することができ、コンポーネントは、１つのコンピュータ上に局在するか、または２つ以上のコンピュータ間で分散されるか、あるいはその両方が可能である。別の例では、各コンポーネントは、さまざまなデータ構造が格納されているさまざまなコンピュータ可読媒体から実行できる。コンポーネントは、１つまたは複数のデータ・パケット（例えば、ローカル・システム内または分散システム内の別のコンポーネントと情報をやりとりするか、またはインターネットなどのネットワークを経由して、信号を介して他のシステムと情報をやりとりするか、あるいはその両方によって情報をやりとりする、１つのコンポーネントからのデータ）を含んでいる信号などに従って、ローカルまたはリモートあるいはその両方のプロセスを介して通信できる。別の例として、コンポーネントは、電気または電子回路によって操作される機械的部品によって提供される特定の機能を有する装置であることができ、プロセッサによって実行されるソフトウェア・アプリケーションまたはファームウェア・アプリケーションによって操作される。そのような場合、プロセッサは、装置の内部または外部に存在することができ、ソフトウェア・アプリケーションまたはファームウェア・アプリケーションの少なくとも一部を実行できる。さらに別の例として、コンポーネントは、機械的部品を含まない電子コンポーネントを介して特定の機能を提供する装置であることができ、それらの電子コンポーネントは、電子コンポーネントの機能の少なくとも一部を与えるソフトウェアまたはファームウェアを実行するためのプロセッサまたは他の方法を含むことができる。１つの態様では、コンポーネントは、例えばクラウド・コンピューティング・システム内で、仮想マシンを介して電子コンポーネントをエミュレートすることができる。

【0132】

加えて、「または」という用語は、排他的論理和ではなく、包含的論理和を意味するよう意図されている。すなわち、特に指定されない限り、または文脈から明らかでない限り、「ＸがＡまたはＢを採用する」は、自然な包含的順列のいずれかを意味するよう意図されている。すなわち、ＸがＡを採用するか、ＸがＢを採用するか、またはＸがＡおよびＢの両方を採用する場合、「ＸがＡまたはＢを採用する」が、前述の事例のいずれかにおいて満たされる。さらに、本明細書および添付の図面において使用される冠詞「ａ」および「ａｎ」は、単数形を対象にすることが特に指定されない限り、または文脈から明らかでない限り、「１つまたは複数」を意味すると一般に解釈されるべきである。本明細書において使用されるとき、「例」または「例示的」あるいはその両方の用語は、例、事例、または実例となることを意味するために使用される。誤解を避けるために、本明細書で開示された主題は、そのような例によって制限されない。加えて、「例」または「例示的」あるいはその両方として本明細書に記載された任意の態様または設計は、他の態様または設計よりも好ましいか、または有利であると必ずしも解釈されず、当業者に知られている同等の例示的な構造および技術を除外するよう意図されていない。

【0133】

本明細書において使用されるとき、「プロセッサ」という用語は、シングルコア・プロセッサと、ソフトウェアのマルチスレッド実行機能を備えるシングルプロセッサと、マルチコア・プロセッサと、ソフトウェアのマルチスレッド実行機能を備えるマルチコア・プロセッサと、ハードウェアのマルチスレッド技術を備えるマルチコア・プロセッサと、並列プラットフォームと、分散共有メモリを備える並列プラットフォームとを含むが、これらに限定されない、実質的に任意の計算処理ユニットまたはデバイスを指すことができる。さらに、プロセッサは、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：application specific integrated circuit）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：digital signal processor）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ：field programmable gate array）、プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ：programmable logic controller）、複合プログラム可能論理デバイス（ＣＰＬＤ：complex programmable logic device）、個別のゲートまたはトランジスタ論理、個別のハードウェア・コンポーネント、あるいは本明細書に記載された機能を実行するように設計されたこれらの任意の組み合わせを指すことができる。さらに、プロセッサは、空間利用を最適化し、ユーザ機器の性能を向上するために、分子および量子ドットベースのトランジスタ、スイッチ、およびゲートなどの、ただしこれらに限定されない、ナノスケール・アーキテクチャを利用することができる。プロセッサは、計算処理ユニットの組み合わせとして実装されてもよい。本開示では、コンポーネントの動作および機能に関連する「ストア」、「ストレージ」、「データ・ストア」、「データ・ストレージ」、「データベース」、および実質的に任意の他の情報格納コンポーネントなどの用語は、「メモリ・コンポーネント」、「メモリ」内に具現化された実体、またはメモリを備えているコンポーネントを指すために使用される。本明細書に記載されたメモリまたはメモリ・コンポーネントあるいはその両方が、揮発性メモリまたは不揮発性メモリのいずれかであることができ、あるいは揮発性メモリおよび不揮発性メモリの両方を含むことができるということが、理解されるべきである。不揮発性メモリの例としては、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュ・メモリ、または不揮発性ＲＡＭ（例えば、ＦｅＲＡＭ）が挙げられるが、これらに限定されない。揮発性メモリは、例えば外部キャッシュ・メモリとして機能できる、ＲＡＭを含むことができる。例えばＲＡＭは、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ、ＥＳＤＲＡＭ、ＳＬＤＲＡＭ、ＤＲＲＡＭ、ＤＲＤＲＡＭ、およびＲＤＲＡＭなどの、ただしこれらに限定されない、多くの形態で利用可能である。さらに、本明細書において開示されたシステムまたはコンピュータ実装方法のメモリ・コンポーネントは、これらおよび任意の他の適切な種類のメモリを含むが、これらに限定されない、メモリを含むよう意図されている。

【0134】

前述した内容は、システムおよびコンピュータ実装方法の単なる例を含んでいる。当然ながら、本開示を説明する目的で、コンポーネントまたはコンピュータ実装方法の考えられるすべての組み合わせについて説明することは不可能であるが、当業者は、本開示の多くのその他の組み合わせおよび並べ替えが可能であるということを認識できる。さらに、「含む」、「有する」、「所有する」などの用語が、発明を実施するための形態、特許請求の範囲、付録、および図面において使用される範囲では、それらの用語は、「備えている」が特許請求における暫定的な用語として使用されるときに解釈されるような、用語「備えている」と同様の方法で、包含的であるよう意図されている。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、網羅的であることは意図されておらず、開示された実施形態に制限されない。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1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】