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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-05-18
(54)【発明の名称】超伝導電流制御システム
(51)【国際特許分類】
H10N 60/10 20230101AFI20230511BHJP
H02M 5/12 20060101ALI20230511BHJP
【ＦＩ】
H10N60/10 K ZAA
H02M5/12
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022558142
(86)(22)【出願日】2021-03-11
(85)【翻訳文提出日】2022-09-26
(86)【国際出願番号】 US2021021947
(87)【国際公開番号】W WO2021242356
(87)【国際公開日】2021-12-02
(31)【優先権主張番号】16/849,595
(32)【優先日】2020-04-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520128820
【氏名又は名称】ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(74)【代理人】
【識別番号】100142907
【弁理士】
【氏名又は名称】本田 淳
(72)【発明者】
【氏名】ストランド、ジョエル ディ．
【テーマコード（参考）】
4M113
5H750
【Ｆターム（参考）】
4M113AC07
4M113AD21
4M113AD23
5H750BA01
5H750CC11
5H750FF02
(57)【要約】
一例は、超伝導電流制御システムを含む。システムは、負荷インダクタと制御インダクタを含む誘導カプラを含む。誘導カプラは、負荷インダクタを介して供給される負荷電流に基づいて、制御インダクタから超伝導回路デバイスに制御電流を誘導的に供給するように構成される。また、システムは、複数の超伝導量子干渉デバイス（ＳＱＵＩＤ）を含むＳＱＵＩＤ配列を含む電流制御要素を含む。電流制御要素は、負荷インダクタを流れる負荷電流の振幅を制御して、超伝導回路デバイスへの制御電流の振幅を制御するように誘導カプラに結合される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
超伝導電流制御システムであって、負荷インダクタおよび制御インダクタを含む誘導カプラであって、前記負荷インダクタを介して供給される負荷電流に基づいて、前記制御インダクタから超伝導回路デバイスに制御電流を誘導的に供給するように構成される前記誘導カプラと、
複数の超伝導量子干渉デバイス（以下、ＳＱＵＩＤとする）を含むＳＱＵＩＤ配列を含む電流制御要素であって、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流の振幅を制御して、前記超伝導回路デバイスへの前記制御電流の振幅を制御するように前記誘導カプラに結合されている前記電流制御要素と、を備えるシステム。
【請求項2】
前記複数のＳＱＵＩＤは、前記ＳＱＵＩＤ配列の第１の端子と前記ＳＱＵＩＤ配列の第２の端子との間に配列に配置された複数の高周波（以下、ＲＦとする）ＳＱＵＩＤとして配置され、前記第１および第２の端子の少なくとも１つは、前記誘導カプラに導電的に結合される、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの配列は、前記ＳＱＵＩＤ配列の前記第１および第２の端子間に並列に配置されたＲＦ ＳＱＵＩＤの第１の配列およびＲＦ ＳＱＵＩＤの第２の配列として配置される、請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
前記複数のＳＱＵＩＤの各々は、ジョセフソン接合と、前記ジョセフソン接合に対向するインダクタとを含み、前記複数のＳＱＵＩＤは、個々の前記ジョセフソン接合および個々の前記インダクタごとに交互パターンで配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項5】
前記複数のＳＱＵＩＤの各々に関連する前記インダクタは、第１のインダクタであり、前記複数のＳＱＵＩＤの各々は、第２のインダクタを含み、前記第２のインダクタは、配列内の前記複数のＳＱＵＩＤの個々の１つと前記複数のＳＱＵＩＤの先行する１つとを相互接続して、入力電流に応答して前記複数のＳＱＵＩＤの個々の１つおよび前記複数のＳＱＵＩＤの先行する１つに磁束を供給し、前記負荷電流は、前記入力電流の一部である、請求項４に記載のシステム。
【請求項6】
前記電流制御要素は、バイアス電流を受け取って、前記バイアス電流の振幅に基づいて前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流の振幅を制御するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項7】
前記電流制御要素は、前記バイアス電流を受け取って、前記ＳＱＵＩＤ配列の前記複数のＳＱＵＩＤの各々に磁束を誘導するように構成された変圧器を備える、請求項６に記載のシステム。
【請求項8】
前記負荷電流は、前記負荷インダクタを前記超伝導電流制御システムの入力で受け取られる入力電流の一部として流れるように供給される、請求項１に記載のシステム。
【請求項9】
前記電流制御要素は、前記負荷インダクタと並列に配置されており、前記電流制御要素は、前記入力電流の第１の部分に対する調整可能な誘導経路を、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流としての前記入力電流の第２の部分の振幅を制御するために提供する、請求項８に記載のシステム。
【請求項10】
前記電流制御要素は、前記負荷インダクタと直列に配置されており、前記超伝導電流制御システムは、前記電流制御要素と前記負荷インダクタとの直列配置と並列の分路インダクタをさらに備え、前記入力電流の第１の部分は、前記分路インダクタを通過し、前記電流制御要素は、前記入力電流の第２の部分に対する調整可能な誘導経路を、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流としての前記入力電流の前記第２の部分の振幅を制御するために提供する、請求項８に記載のシステム。
【請求項11】
超伝導回路デバイスに供給される制御電流の振幅を制御する方法であって、誘導カプラを介して電流制御要素に前記超伝導回路デバイスを結合するステップであって前記電流制御要素は、複数の高周波（以下、ＲＦとする）超伝導量子干渉デバイス（以下、ＳＱＵＩＤとする）を含むＳＱＵＩＤ配列を含んでおり、
前記電流制御要素に入力電流を供給し、かつ前記誘導カプラに関連する負荷電流を供給して、前記誘導カプラに関連する制御インダクタから前記制御電流を誘導的に供給するステップと、
前記電流制御要素にバイアス電流を供給して、前記バイアス電流の振幅に基づいて負荷インダクタを流れる前記負荷電流の振幅を制御するステップと、を含む方法。
【請求項12】
前記複数のＳＱＵＩＤの各々が、ジョセフソン接合と、前記ジョセフソン接合と対向して配置された第１のインダクタと、第２のインダクタを含み、前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤが、個々の前記ジョセフソン接合および個々の前記第１のインダクタごとに交互のパターンで配置され、前記第２のインダクタは、配列内の前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの個々の１つと前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの先行する１つとを相互接続して、前記入力電流に応答して前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの個々の１つと前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの先行する１つに磁束を供給する、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記誘導カプラは、前記電流制御要素に関連する第１の端子および第２の端子のうちの少なくとも１つを介して前記電流制御要素に結合されており、前記ＳＱＵＩＤ配列は、前記ＳＱＵＩＤ配列の第１の端子と第２の端子との間に並列に配置された複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの第１の配列および複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの第２の配列として配置される、請求項１１に記載の方法。
【請求項14】
前記バイアス電流を供給することは、前記電流制御要素に関連する変圧器に前記バイアス電流を供給して、前記ＳＱＵＩＤ配列の前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの各々に磁束を誘導して、前記負荷電流の振幅を制御することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項15】
前記電流制御要素は、前記負荷インダクタと並列に配置されており、前記電流制御要素は、前記入力電流の第１の部分に対する調整可能な誘導経路を、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流としての前記入力電流の第２の部分の振幅を制御するために提供する、請求項１１に記載の方法。
【請求項16】
前記電流制御要素は、前記負荷インダクタと直列に配置されており、超伝導電流制御システムは、前記電流制御要素と前記負荷インダクタとの直列配置と並列の分路インダクタをさらに含み、前記入力電流の第１の部分は、前記分路インダクタを通過し、前記電流制御要素は、前記入力電流の第２の部分に対する調整可能な誘導経路を、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流としての前記入力電流の前記第２の部分の振幅を制御するために提供する、請求項１１に記載の方法。
【請求項17】
超伝導電流制御システムであって、負荷インダクタおよび制御インダクタを含む誘導カプラであって、前記超伝導電流制御システムの入力において受け取られる入力電流の一部として前記負荷インダクタを介して供給される負荷電流に基づいて、前記制御インダクタから超伝導回路デバイスに制御電流を誘導的に供給するように構成される前記誘導カプラと、
第１の端子と第２の端子との間に並列に配置された第１の超伝導量子干渉デバイス（以下、ＳＱＵＩＤとする）配列および第２のＳＱＵＩＤ配列を含む電流制御要素であって、前記第１および第２のＳＱＵＩＤ配列の各々が複数のＲＦ ＳＱＵＩＤを含んでおり、前記電流制御要素は、前記第１および第２の端子のうちの少なくとも１つを介して前記誘導カプラに結合されて、前記電流制御要素に供給されるバイアス電流の振幅に基づいて前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流の振幅を制御し、前記制御電流は、前記負荷電流の振幅に基づく振幅を有する、前記電流制御要素と、を備えるシステム。
【請求項18】
前記複数のＳＱＵＩＤの各々が、ジョセフソン接合と、前記ジョセフソン接合と対向して配置された第１のインダクタと、第２のインダクタとを含み、前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤが、個々の前記ジョセフソン接合および個々の前記第１のインダクタごとに交互のパターンで配置され、前記第２のインダクタは、配列内の前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの個々の１つと前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの先行する１つとを相互接続して、前記入力電流に応答して前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの個々の１つと前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの先行する１つに磁束を供給する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項19】
前記電流制御要素は、前記負荷インダクタと並列に配置されており、前記電流制御要素は、前記入力電流の第１の部分に対する調整可能な誘導経路を、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流としての前記入力電流の第２の部分の振幅を制御するために提供する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項20】
前記電流制御要素は、前記負荷インダクタと直列に配置されており、前記超伝導電流制御システムは、前記電流制御要素と前記負荷インダクタとの直列配置と並列の分路インダクタをさらに備え、前記入力電流の第１の部分は、前記分路インダクタを通過し、前記電流制御要素は、前記入力電流の第２の部分に対する調整可能な誘導経路を、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流としての前記入力電流の前記第２の部分の振幅を制御するために提供する、請求項１７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、概して、古典的および超伝導コンピューティングシステムに関し、より詳細には、超伝導電流制御システムに関する。
【背景技術】
【0002】
様々な異なる種類の超伝導回路では、動的磁束を介して所与の回路に動作電力を供給するために制御ループが一般的に用いられる。磁束制御は、所与の超伝導回路を含む電流ループに結合された負荷インダクタを流れる電流を介して行うことができる。負荷インダクタは、相互インダクタンスを実現する誘導結合を介して電流ループに結合することができる。超伝導回路に十分な電流を供給するために、超伝導デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）を負荷インダクタに結合して、超伝導回路への電流振幅を調整することができる。従って、ＤＡＣを、超伝導回路に十分な振幅の電流を供給するために、較正プロセス時に調整することができる。
【発明の概要】
【0003】
一例は、超伝導電流制御システムを含む。システムは、負荷インダクタと制御インダクタを含む誘導カプラを含む。誘導カプラは、負荷インダクタを介して供給される負荷電流に基づいて、制御インダクタから超伝導回路デバイスに制御電流を誘導的に供給するように構成される。また、システムは、複数の超伝導量子干渉デバイス（ＳＱＵＩＤ：ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｑｕａｎｔｕｍ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｄｅｖｉｃｅ）を含むＳＱＵＩＤ配列を含む電流制御要素を含む。電流制御要素は、負荷インダクタを流れる負荷電流の振幅を制御して、超伝導回路デバイスへの制御電流の振幅を制御するように誘導カプラに結合される。
【0004】
別の例は、超伝導回路デバイスに供給される制御電流の振幅を制御する方法を含む。方法は、誘導カプラを介して電流制御要素に超伝導回路デバイスを結合することを含む。電流制御要素は、複数の高周波（ＲＦ）ＳＱＵＩＤを含むＳＱＵＩＤ配列を含む。また、方法は、電流制御要素に入力電流を供給し、かつ誘導カプラに関連する負荷電流を供給して、誘導カプラに関連する制御インダクタから制御電流を誘導的に供給することを含む。方法は、電流制御要素にバイアス電流を供給して、バイアス電流の振幅に基づいて負荷インダクタを流れる負荷電流の振幅を制御することをさらに含む。
【0005】
別の例は、超伝導電流制御システムを含む。システムは、負荷インダクタと制御インダクタを含む誘導カプラを含む。誘導カプラは、超伝導電流制御システムの入力において受け取られる入力電流の一部として負荷インダクタを介して供給される負荷電流に基づいて、制御インダクタから超伝導回路デバイスに制御電流を誘導的に供給するように構成される。システムは、第１の端子と第２の端子との間に並列に配置された第１のＳＱＵＩＤ配列および第２のＳＱＵＩＤ配列を含む電流制御要素をさらに含む。第１および第２のＳＱＵＩＤ配列の各々は、複数のＲＦ ＳＱＵＩＤを含む。電流制御要素は、第１および第２の端子のうちの少なくとも１つを介して誘導カプラに結合されて、電流制御要素に供給されるバイアス電流の振幅に基づいて負荷インダクタを流れる負荷電流の振幅を制御する。制御電流は、負荷電流の振幅に基づく振幅を有する。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】一例の超伝導電流制御システムを示す図。
【図2】一例の超伝導量子干渉デバイス（ＳＱＵＩＤ）配列を示す図。
【図3】別の例の超伝導電流制御システムを示す図。
【図4】さらなる別の例の超伝導電流制御システムを示す図。
【図5】超伝導回路デバイスに供給される制御電流の振幅を制御するための方法の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0007】
本開示は、概して、古典的および超伝導コンピューティングシステムに関し、より詳細には、超伝導電流制御システムに関する。電流制御システムは、制御電流を十分な最適振幅に調整するなどのために、超伝導回路デバイスに制御電流を供給することを必要とし得る、様々な古典的および／または超伝導コンピュータシステムのいずれにおいても実装することができる。例えば、超伝導電流制御システムは、超伝導回路デバイスの較正時に、制御電流の振幅を十分に最適な振幅に調整するように実施することができる。超伝導電流制御システムは、互いに相互インダクタンスを有するように配置された負荷インダクタおよび制御インダクタを含む誘導カプラを含むことができる。負荷インダクタは、超伝導電流制御システムに供給される入力電流の一部である負荷電流を伝導して、制御インダクタを介して超伝導回路デバイスに制御電流を誘導的に供給するように構成することができる。従って、制御電流は、負荷電流の振幅に基づいて制御される振幅を有する。
【0008】
超伝導電流制御システムは、誘導カプラの負荷インダクタに結合された電流制御要素をさらに含む。電流制御要素は、負荷電流の振幅を制御するために入力電流の一部を伝導するように配置された高周波（ＲＦ）超伝導量子干渉デバイス（ＳＱＵＩＤ）などのＳＱＵＩＤの配列を含むことができる。また、電流制御要素は、電流制御要素のインダクタンスを制御するためにＳＱＵＩＤ配列の磁束量を制御することができる振幅を有するバイアス電流を受け取ることができる。例えば、電流制御要素は、入力電流の第１の部分を伝導するように負荷インダクタと並列に配置されて、負荷インダクタが入力電流の第２の部分を伝導するようにすることができる。別の例として、電流制御要素は、負荷インダクタと直列に配置することができ、分路インダクタ（ｓｈｕｎｔ ｉｎｄｕｃｔｏｒ）が負荷インダクタと電流制御要素との直列接続と並列に配置されて、電流制御要素および負荷インダクタが入力電流の第１の部分を伝導し、分路インダクタが入力電流の第２の部分を伝導するようにすることができる。
【0009】
図１は、一例の超伝導電流制御システム１０を示す。超伝導電流制御システム１０は、超伝導回路デバイス１２の較正時など、超伝導回路デバイス１２に制御電流ＩＣＴＲＬを供給することを必要とし得る、様々な古典的および超伝導コンピュータシステムのいずれにおいても実装することができる。
【0010】
図１の例では、超伝導電流制御システム１０は、静電流振幅（ｓｔａｔｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）を有する入力電流ＩＩＮを受け取る。超伝導電流制御システム１０は、互いに相互インダクタンスを有するように配置された負荷インダクタ１６および制御インダクタを含むことができる誘導カプラ１４を含む。負荷インダクタ１６は、超伝導電流制御システム１０に供給される入力電流ＩＩＮの一部である負荷電流ＩＬＤを伝導するように構成することができる。その結果、誘導カプラ１４は、関連する制御インダクタを介して超伝導回路デバイス１２に制御電流ＩＣＴＲＬを供給することができる。従って、制御電流ＩＣＴＲＬは、負荷電流ＩＬＤの振幅に基づいて制御される振幅を有する。
【0011】
超伝導電流制御システム１０は、電流制御要素１８をさらに含む。電流制御要素１８は、負荷電流ＩＬＤの振幅を制御するために入力電流ＩＩＮの一部を伝導するように構成された、高周波（ＲＦ）ＳＱＵＩＤなどの超伝導量子干渉デバイス（ＳＱＵＩＤ）２０の配列を含むことができる。例えば、電流制御要素１８は、負荷インダクタ１６を流れる入力電流ＩＩＮの一部を分流する（ｄｉｖｅｒｔ）ように電流制御要素１８のインダクタンスを制御することができるように、負荷インダクタ１６に結合される。図１の例では、電流制御要素１８は、電流制御要素１８のインダクタンスを制御するなどのために、電流制御要素１８のＳＱＵＩＤ配列２０の磁束量を制御することができる振幅を有するバイアス電流ＩＢＩＡＳを受け取る。本明細書でより詳細に説明するように、電流制御要素１８は、負荷インダクタ１６と並列または直列に配置することができる。従って、負荷インダクタ１６は、超伝導回路デバイス１２に供給される制御電流の振幅に対応することができる振幅を有する入力電流ＩＩＮの一部を伝導することができる。
【0012】
一例として、ＳＱＵＩＤ配列２０は、配列に沿って交互配置で配置された複数のＲＦ超伝導量子干渉デバイス（ＳＱＵＩＤ）を含むことができる。ＲＦ ＳＱＵＩＤの各々は、負荷電流ＩＬＤの振幅を制御するためにバイアス電流ＩＢＩＡＳによって制御される入力電流ＩＩＮの一部の誘導経路を形成する１つのジョセフソン接合および一対のインダクタを含むことができる。例えば、ＳＱＵＩＤ配列２０内のＲＦ ＳＱＵＩＤの配置は、ＳＱＵＩＤ配列２０が電流制御要素１８の個々の端子間に並列に設けられた２つのＲＦ ＳＱＵＩＤ配列を含むことができるように、２つの誘導経路を並列に含むことができる。
【0013】
【0014】
電流制御要素５０は、第１の端子５２および第２の端子５４を含む。例として、第１の端子５２および第２の端子５４のうちの少なくとも１つは、図１の例における誘導カプラ１４に結合することができる。第１の端子５２は、本明細書でより詳細に説明するように、入力インダクタＬＩＮが電流制御要素５０の２つのＳＱＵＩＤ配列の各々の間で分割されるように、入力インダクタＬＩＮに結合される。第２の端子５４は、変圧器５６の二次巻線に結合され、変圧器５６の一次巻線は、バイアス電流ＩＢＩＡＳを伝導するように構成される。さらに、電流制御要素５０は、複数（２×Ｎ個）のＲＦ ＳＱＵＩＤ５８を含み、ＲＦ ＳＱＵＩＤ５８の配置は、第１の端子５２と第２の端子５４との間に２列のＮ個のＲＦ ＳＱＵＩＤ５８の並列した交互配列の連続で配置される。従って、ＲＦ ＳＱＵＩＤ５８の２列のＮ個の連続配列は、第１および第２の端子５２および５４の間で互いに対する鏡像として示される。一例として、Ｎの量は、空間的な考慮に対してＮの量を多くすることに対する、電流制御要素５０を通る電流経路の増加したインダクタンスのバランスを取るように選択することができる。
【0015】
ＲＦ ＳＱＵＩＤ５８の各々は、一対のインダクタおよび１つのジョセフソン接合を含む。ＲＦ ＳＱＵＩＤ５８の２列のＮ個の連続配列の各々において、インダクタは、ＬＸ１およびＬＸ２とラベル付けされ、Ｘは、ＲＦ ＳＱＵＩＤ５８の個々の配列に沿った個々のＲＦ ＳＱＵＩＤ５８の番号に対応する。同様に、ＲＦ ＳＱＵＩＤ５８の２列のＮ個の連続配列の各々において、ジョセフソン接合はＪＸとラベル付けされている。一例として、全てのジョセフソン接合ＪＸは、ほぼ等しい臨界電流ＩＣを有することができる。図２の例では、Ｌ１１を除いて、ＲＦ ＳＱＵＩＤ５８の各々の第１のインダクタＬＸ１は、ＲＦ ＳＱＵＩＤ５８の連続において先行するＲＦ ＳＱＵＩＤ５８に共通である。さらに、Ｎ番目のＲＦ ＳＱＵＩＤ５８は、変圧器５６の二次巻線に結合された追加のインダクタＬ（Ｎ＋１）１を含む。本明細書で説明するように、図２の例では、ＲＦ ＳＱＵＩＤ５８のインダクタＬＸ１およびＬＸ２は、第１の端子５２と第２の端子５４との間の入力電流ＩＩＮの一部に対する一対の誘導経路を形成し、誘導経路の各々は、個々のジョセフソン接合ＪＸの各々と並列にインダクタＬＸ１およびＬＸ２を介して設けられている。本明細書でより詳細に説明するように、第１の端子５２と第２の端子５４との間に制御された可変インダクタンスを供給するために、ＲＦ ＳＱＵＩＤ５８の各々の磁束は、バイアス電流ＩＢＩＡＳにより制御することができる。
【0016】
前述したように、電流制御要素５０は、２つのＲＦ ＳＱＵＩＤ配列として形成され、配列の各々のＮ段の各々は、個々の線形インダクタＬＸ１およびＬＸ２によって分路された臨界電流ＩＣを有するジョセフソン接合ＪＸで構成されるものとして示されている。従って、並列にある２つの配列のインダクタンス、および磁束微分Ｌ’Ｔ（Φａｃ）は、以下のように表すことができる。
【0017】
【数1】
【0018】
【数2】
【0019】
電流制御要素５０の配置の結果として、誘導カプラ１４を介して超伝導回路デバイス１２に誘導的に供給される制御電流ＩＣＴＲＬの振幅を設定するために、電流制御要素５０は、負荷インダクタ１６に流れる負荷電流ＩＬＤの電流振幅を設定するように実装されることができる。電流制御要素５０内のＲＦ ＳＱＵＩＤ５８の配列の配置により、ジョセフソン接合ＪＸのジョセフソンインダクタンスに対する負荷インダクタ１６の負荷インダクタンスの比βＬは、１未満とすることができる。従って、電流制御要素５０は、入力電流ＩＩＮに対して誘導電流経路を提供するために単純なＳＱＵＩＤを実装する典型的な電流制御方法とは対照的に、ヒステリシス挙動を示すことなく、負荷電流ＩＬＤ、従って、制御電流ＩＣＴＲＬの振幅を制御するように動作することができる。従って、電流制御要素５０は、単一のＳＱＵＩＤを実装する典型的な電流制御方法と比較して、著しく高いダイナミックレンジで動作することができる。
【0020】
図３は、一例の超伝導電流制御システム１００を示す。超伝導電流制御システム１００は、超伝導回路デバイス１０２の較正時など、超伝導回路デバイス１０２に制御電流ＩＣＴＲＬを供給することを必要とし得る、様々な古典的および超伝導コンピュータシステムのいずれにおいても実装することができる。
【0021】
図３の例では、超伝導電流制御システム１００は、静電流振幅を有する入力電流ＩＩＮを受け取る。超伝導電流制御システム１００は、互いに相互インダクタンスを有するように配置された負荷インダクタＬＬＤおよび制御インダクタＬＣＴＲＬを含む変圧器として図３の例で示される誘導カプラ１０４を含む。超伝導電流制御システム１００はまた、負荷インダクタＬＬＤと並列に配置されるものとして図３の例で示される電流制御要素１０６を含む。従って、電流制御要素１０６は、入力電流ＩＩＮの第１の部分に対応する電流ＩＣＣを伝導するように構成され、負荷インダクタＬＬＤは、（例えば、電流ＩＣＣと負荷電流ＩＬＤの和が入力電流ＩＩＮにほぼ等しくなるような）入力電流ＩＩＮの第２の部分である負荷電流ＩＬＤを伝導するように構成される。その結果、制御インダクタＬＣＴＲＬは、負荷電流ＩＬＤの振幅に基づいて超伝導回路デバイス１０２に制御電流ＩＣＴＲＬを供給することができる。
【0022】
例として、電流制御要素１０６は、図２の例における電流制御要素５０に対応することができる。従って、電流制御要素１０６は、電流制御要素１０６と負荷インダクタＬＬＤとの間の並列配置を提供するために、負荷インダクタＬＬＤの両端が個々の端子５２および５４に結合されるように配置することができる。前述したのと同様に、電流制御要素１０６は、負荷電流ＩＬＤの振幅を制御するために電流ＩＣＣを伝導するように配置されたＲＦ ＳＱＵＩＤの配列を含む。図３の例では、電流制御要素１０６は、電流制御要素１０６のインダクタンスを制御するために、電流制御要素１０６のＲＦ ＳＱＵＩＤ配列の磁束の量を制御することができる振幅を有するバイアス電流ＩＢＩＡＳを受け取る。従って、負荷インダクタＬＬＤは、超伝導回路デバイス１０２に供給される制御電流ＩＣＴＲＬの振幅に対応することができる振幅を有する負荷電流ＩＬＤを伝導することができる。例えば、電流制御要素１０６がバイアスされていないとき（例えば、バイアス電流ＩＢＩＡＳがほぼゼロの振幅を有するとき）、電流制御要素１０６は、入力電流ＩＩＮのほぼ半分を負荷インダクタＬＬＤから分流することができ、ほぼ最大にバイアスされたとき、入力電流ＩＩＮのほぼゼロを負荷インダクタＬＬＤから分流することができる。従って、電流制御要素１０６は、ほぼゼロのバイアス状態とほぼ完全なバイアス状態との間で、負荷電流ＩＬＤのほぼ２倍のダイナミックレンジを提供することができる。
【0023】
図４は、一例の超伝導電流制御システム１５０を示す。超伝導電流制御システム１５０は、超伝導回路デバイス１５２の較正時など、超伝導回路デバイス１５２に制御電流ＩＣＴＲＬを供給することを必要とし得る、様々な古典的および超伝導コンピュータシステムのいずれにおいても実装することができる。
【0024】
図４の例では、超伝導電流制御システム１５０は、静電流振幅を有する入力電流ＩＩＮを受け取る。超伝導電流制御システム１５０は、互いに相互インダクタンスを有するように配置された負荷インダクタＬＬＤおよび制御インダクタＬＣＴＲＬを含む変圧器として図４の例で示される誘導カプラ１５４を含む。超伝導電流制御システム１５０はまた、負荷インダクタＬＬＤと直列に配置されるものとして図４の例で示される電流制御要素１５６を含む。超伝導電流制御システム１５０は、電流制御要素１５６と負荷インダクタＬＬＤの直列配置と並列に配置された分路インダクタＬＳＨをさらに含む。従って、分路インダクタＬＳＨは、入力電流ＩＩＮの第１の部分に対応する電流ＩＣＣを伝導するように構成され、電流制御要素１５６および負荷インダクタＬＬＤの直列配置は、（例えば、電流ＩＣＣと負荷電流ＩＬＤの和が入力電流ＩＩＮにほぼ等しくなるような）入力電流ＩＩＮの第２の部分である負荷電流ＩＬＤを伝導するように構成される。その結果、制御インダクタＬＣＴＲＬは、負荷電流ＩＬＤの振幅に基づいて超伝導回路デバイス１５２に制御電流ＩＣＴＲＬを供給することができる。
【0025】
例として、電流制御要素１５６は、図２の例における電流制御要素５０に対応することができる。従って、電流制御要素１５６は、電流制御要素１５６および負荷インダクタＬＬＤの直列配置を提供するために、負荷インダクタＬＬＤが端子５２および５４の一方に結合されるように配置することができる。前述したのと同様に、電流制御要素１５６は、負荷電流ＩＬＤを伝導するように配置されたＲＦ ＳＱＵＩＤの配列を含む。図４の例では、電流制御要素１５６のインダクタンスを制御するなどのために、電流制御要素１５６は、電流制御要素１５６のＲＦ ＳＱＵＩＤ配列の磁束の量を制御することができる振幅を有するバイアス電流ＩＢＩＡＳを受け取る。従って、電流制御要素１５６および負荷インダクタＬＬＤは、超伝導回路デバイス１５２に供給される制御電流ＩＣＴＲＬの振幅に対応することができる振幅を有する負荷電流ＩＬＤを伝導することができる。例えば、電流制御要素１５６がバイアスされていないとき（例えば、バイアス電流ＩＢＩＡＳがほぼゼロの振幅を有するとき）、電流制御要素１５６および負荷インダクタＬＬＤは、負荷インダクタＬＬＤとして入力電流ＩＩＮのほぼ半分を伝導することができ、ほぼ最大にバイアスされたとき、負荷インダクタＬＬＤとして入力電流ＩＩＮのほぼゼロ振幅（例えば、約０．０２５アンペア）を伝導することができる。従って、電流制御要素１５６は、ほぼゼロのバイアス条件とほぼ完全なバイアス条件との間で、負荷電流ＩＬＤの約２０倍のダイナミックレンジを提供することができる。
【0026】
上記した構造的および機能的特徴を考慮して、本開示の様々な態様による方法は、図５を参照することにより、よりよく理解されるであろう。図５は、超伝導回路デバイスに供給される制御電流の振幅を制御するための方法２００の一例を示す。本開示に従って、いくつかの態様は、本明細書に示され、かつ説明されたものとは異なる順序で、および／または他の態様と同時に発生し得るため、図５の方法は、図示された順序によって限定されないことを理解および認識されたい。さらに、本実施例の一態様による方法を実施するために、図示された全ての特徴が必要とされるわけではない。
【0027】
２０２において、超伝導回路デバイス（例えば、超伝導回路デバイス１２）が、誘導カプラ（例えば、誘導カプラ１４）を介して電流制御要素（例えば、電流制御要素１８）に結合され、電流制御要素は、複数のＲＦ ＳＱＵＩＤ（例えば、ＳＱＵＩＤ５８）を含むＳＱＵＩＤ配列（例えば、ＳＱＵＩＤ配列２０）を含む。２０４において、入力電流（例えば、入力電流ＩＩＮ）が、電流制御要素に供給され、誘導カプラに関連する負荷電流（例えば、負荷電流ＩＬＤ）が、誘導カプラに関連する制御インダクタ（例えば、制御インダクタＬＣＴＲＬ）から制御電流（例えば、制御電流ＩＣＴＲＬ）を誘導的に供給するために供給される。２０６において、バイアス電流（例えば、バイアス電流ＩＢＩＡＳ）が電流制御要素に供給されて、バイアス電流の振幅に基づいて負荷インダクタを流れる負荷電流の振幅を制御する。
【0028】
上記に記載されているのは、本発明の例である。もちろん、本発明を説明する目的で構成要素または方法の考えられる全ての組み合わせを説明することは不可能であるが、当業者は、本発明のさらに多くの組み合わせおよび置換が可能であることを認識するであろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲の技術思想および範囲内に含まれるそのような全ての変更、修正および変形を包含することが意図されている。さらに、本開示または特許請求の範囲が「ある」、「第１の」、または「別の」構成要素、またはそれらと同等の構成要素を記載している場合、それは、そのような構成要素を１つまたは複数含むと解釈されるべきであり、２つ以上の要素を必要とするわけでも、除外するわけでもない。本明細書で使用される場合、「含む」という用語は、含むがこれに限定されないことを意味し、「含んでいる」という用語は、含んでいるがこれに限定されないことを意味する。「に基づく」という用語は、少なくとも部分的に基づくことを意味する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【手続補正書】
【提出日】2022-09-26
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
超伝導電流制御システムであって、負荷インダクタおよび制御インダクタを含む誘導カプラであって、前記負荷インダクタを介して供給される負荷電流に基づいて、前記制御インダクタから超伝導回路デバイスに制御電流を誘導的に供給するように構成される前記誘導カプラと、
複数の超伝導量子干渉デバイス（以下、ＳＱＵＩＤとする）を含むＳＱＵＩＤ配列を含む電流制御要素であって、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流の振幅を制御して、前記超伝導回路デバイスへの前記制御電流の振幅を制御するように前記誘導カプラに結合されている前記電流制御要素と、を備えるシステム。
【請求項2】
前記複数のＳＱＵＩＤは、前記ＳＱＵＩＤ配列の第１の端子と前記ＳＱＵＩＤ配列の第２の端子との間に並列に配置された高周波（以下、ＲＦとする）ＳＱＵＩＤの第１の配列およびＲＦ ＳＱＵＩＤの第２の配列に配置された複数のＲＦ ＳＱＵＩＤとして配置され、前記第１および第２の端子の少なくとも１つは、前記誘導カプラに導電的に結合される、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記複数のＳＱＵＩＤの各々は、ジョセフソン接合と、前記ジョセフソン接合に対向するインダクタとを含み、前記複数のＳＱＵＩＤは、個々の前記ジョセフソン接合および個々の前記インダクタごとに交互パターンで配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
前記複数のＳＱＵＩＤの各々に関連する前記インダクタは、第１のインダクタであり、前記複数のＳＱＵＩＤの各々は、第２のインダクタを含み、前記第２のインダクタは、配列内の前記複数のＳＱＵＩＤの個々の１つと前記複数のＳＱＵＩＤの先行する１つとを相互接続して、入力電流に応答して前記複数のＳＱＵＩＤの個々の１つおよび前記複数のＳＱＵＩＤの先行する１つに磁束を供給し、前記負荷電流は、前記入力電流の一部である、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
前記電流制御要素は、バイアス電流を受け取って、前記バイアス電流の振幅に基づいて前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流の振幅を制御するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項6】
前記電流制御要素は、前記バイアス電流を受け取って、前記ＳＱＵＩＤ配列の前記複数のＳＱＵＩＤの各々に磁束を誘導するように構成された変圧器を備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項7】
前記負荷電流は、前記負荷インダクタを前記超伝導電流制御システムの入力で受け取られる入力電流の一部として流れるように供給される、請求項１に記載のシステム。
【請求項8】
前記電流制御要素は、前記負荷インダクタと並列に配置されており、前記電流制御要素は、前記入力電流の第１の部分に対する調整可能な誘導経路を、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流としての前記入力電流の第２の部分の振幅を制御するために提供する、請求項７に記載のシステム。
【請求項9】
前記電流制御要素は、前記負荷インダクタと直列に配置されており、前記超伝導電流制御システムは、前記電流制御要素と前記負荷インダクタとの直列配置と並列の分路インダクタをさらに備え、前記入力電流の第１の部分は、前記分路インダクタを通過し、前記電流制御要素は、前記入力電流の第２の部分に対する調整可能な誘導経路を、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流としての前記入力電流の前記第２の部分の振幅を制御するために提供する、請求項７に記載のシステム。
【請求項10】
超伝導回路デバイスに供給される制御電流の振幅を制御する方法であって、誘導カプラを介して電流制御要素に前記超伝導回路デバイスを結合するステップであって前記電流制御要素は、複数の高周波（以下、ＲＦとする）超伝導量子干渉デバイス（以下、ＳＱＵＩＤとする）を含むＳＱＵＩＤ配列を含んでおり、
前記電流制御要素に入力電流を供給し、かつ前記誘導カプラに関連する負荷電流を供給して、前記誘導カプラに関連する制御インダクタから前記制御電流を誘導的に供給するステップと、
前記電流制御要素にバイアス電流を供給して、前記バイアス電流の振幅に基づいて負荷インダクタを流れる前記負荷電流の振幅を制御するステップと、を含む方法。
【請求項11】
前記複数のＳＱＵＩＤの各々が、ジョセフソン接合と、前記ジョセフソン接合と対向して配置された第１のインダクタと、第２のインダクタを含み、前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤが、個々の前記ジョセフソン接合および個々の前記第１のインダクタごとに交互のパターンで配置され、前記第２のインダクタは、配列内の前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの個々の１つと前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの先行する１つとを相互接続して、前記入力電流に応答して前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの個々の１つと前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの先行する１つに磁束を供給する、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記誘導カプラは、前記電流制御要素に関連する第１の端子および第２の端子のうちの少なくとも１つを介して前記電流制御要素に結合されており、前記ＳＱＵＩＤ配列は、前記ＳＱＵＩＤ配列の第１の端子と第２の端子との間に並列に配置された複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの第１の配列および複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの第２の配列として配置される、請求項１０に記載の方法。
【請求項13】
前記バイアス電流を供給することは、前記電流制御要素に関連する変圧器に前記バイアス電流を供給して、前記ＳＱＵＩＤ配列の前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの各々に磁束を誘導して、前記負荷電流の振幅を制御することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項14】
前記電流制御要素は、前記負荷インダクタと並列に配置されており、前記電流制御要素は、前記入力電流の第１の部分に対する調整可能な誘導経路を、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流としての前記入力電流の第２の部分の振幅を制御するために提供する、請求項１０に記載の方法。
【請求項15】
前記電流制御要素は、前記負荷インダクタと直列に配置されており、超伝導電流制御システムは、前記電流制御要素と前記負荷インダクタとの直列配置と並列の分路インダクタをさらに含み、前記入力電流の第１の部分は、前記分路インダクタを通過し、前記電流制御要素は、前記入力電流の第２の部分に対する調整可能な誘導経路を、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流としての前記入力電流の前記第２の部分の振幅を制御するために提供する、請求項１０に記載の方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0028】
上記に記載されているのは、本発明の例である。もちろん、本発明を説明する目的で構成要素または方法の考えられる全ての組み合わせを説明することは不可能であるが、当業者は、本発明のさらに多くの組み合わせおよび置換が可能であることを認識するであろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲の技術思想および範囲内に含まれるそのような全ての変更、修正および変形を包含することが意図されている。さらに、本開示または特許請求の範囲が「ある」、「第１の」、または「別の」構成要素、またはそれらと同等の構成要素を記載している場合、それは、そのような構成要素を１つまたは複数含むと解釈されるべきであり、２つ以上の要素を必要とするわけでも、除外するわけでもない。本明細書で使用される場合、「含む」という用語は、含むがこれに限定されないことを意味し、「含んでいる」という用語は、含んでいるがこれに限定されないことを意味する。「に基づく」という用語は、少なくとも部分的に基づくことを意味する。
以下に、上記実施形態から把握できる技術思想を付記として記載する。
［付記１］
超伝導電流制御システムであって、
負荷インダクタおよび制御インダクタを含む誘導カプラであって、前記負荷インダクタを介して供給される負荷電流に基づいて、前記制御インダクタから超伝導回路デバイスに制御電流を誘導的に供給するように構成される前記誘導カプラと、
複数の超伝導量子干渉デバイス（以下、ＳＱＵＩＤとする）を含むＳＱＵＩＤ配列を含む電流制御要素であって、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流の振幅を制御して、前記超伝導回路デバイスへの前記制御電流の振幅を制御するように前記誘導カプラに結合されている前記電流制御要素と、を備えるシステム。
［付記２］
前記複数のＳＱＵＩＤは、前記ＳＱＵＩＤ配列の第１の端子と前記ＳＱＵＩＤ配列の第２の端子との間に配列に配置された複数の高周波（以下、ＲＦとする）ＳＱＵＩＤとして配置され、前記第１および第２の端子の少なくとも１つは、前記誘導カプラに導電的に結合される、付記１に記載のシステム。
［付記３］
前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの配列は、前記ＳＱＵＩＤ配列の前記第１および第２の端子間に並列に配置されたＲＦ ＳＱＵＩＤの第１の配列およびＲＦ ＳＱＵＩＤの第２の配列として配置される、付記２に記載のシステム。
［付記４］
前記複数のＳＱＵＩＤの各々は、ジョセフソン接合と、前記ジョセフソン接合に対向するインダクタとを含み、前記複数のＳＱＵＩＤは、個々の前記ジョセフソン接合および個々の前記インダクタごとに交互パターンで配置される、付記１に記載のシステム。
［付記５］
前記複数のＳＱＵＩＤの各々に関連する前記インダクタは、第１のインダクタであり、前記複数のＳＱＵＩＤの各々は、第２のインダクタを含み、前記第２のインダクタは、配列内の前記複数のＳＱＵＩＤの個々の１つと前記複数のＳＱＵＩＤの先行する１つとを相互接続して、入力電流に応答して前記複数のＳＱＵＩＤの個々の１つおよび前記複数のＳＱＵＩＤの先行する１つに磁束を供給し、前記負荷電流は、前記入力電流の一部である、付記４に記載のシステム。
［付記６］
前記電流制御要素は、バイアス電流を受け取って、前記バイアス電流の振幅に基づいて前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流の振幅を制御するように構成される、付記１に記載のシステム。
［付記７］
前記電流制御要素は、前記バイアス電流を受け取って、前記ＳＱＵＩＤ配列の前記複数のＳＱＵＩＤの各々に磁束を誘導するように構成された変圧器を備える、付記６に記載のシステム。
［付記８］
前記負荷電流は、前記負荷インダクタを前記超伝導電流制御システムの入力で受け取られる入力電流の一部として流れるように供給される、付記１に記載のシステム。
［付記９］
前記電流制御要素は、前記負荷インダクタと並列に配置されており、前記電流制御要素は、前記入力電流の第１の部分に対する調整可能な誘導経路を、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流としての前記入力電流の第２の部分の振幅を制御するために提供する、付記８に記載のシステム。
［付記１０］
前記電流制御要素は、前記負荷インダクタと直列に配置されており、前記超伝導電流制御システムは、前記電流制御要素と前記負荷インダクタとの直列配置と並列の分路インダクタをさらに備え、前記入力電流の第１の部分は、前記分路インダクタを通過し、前記電流制御要素は、前記入力電流の第２の部分に対する調整可能な誘導経路を、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流としての前記入力電流の前記第２の部分の振幅を制御するために提供する、付記８に記載のシステム。
［付記１１］
超伝導回路デバイスに供給される制御電流の振幅を制御する方法であって、
誘導カプラを介して電流制御要素に前記超伝導回路デバイスを結合するステップであって前記電流制御要素は、複数の高周波（以下、ＲＦとする）超伝導量子干渉デバイス（以下、ＳＱＵＩＤとする）を含むＳＱＵＩＤ配列を含んでおり、
前記電流制御要素に入力電流を供給し、かつ前記誘導カプラに関連する負荷電流を供給して、前記誘導カプラに関連する制御インダクタから前記制御電流を誘導的に供給するステップと、
前記電流制御要素にバイアス電流を供給して、前記バイアス電流の振幅に基づいて負荷インダクタを流れる前記負荷電流の振幅を制御するステップと、を含む方法。
［付記１２］
前記複数のＳＱＵＩＤの各々が、ジョセフソン接合と、前記ジョセフソン接合と対向して配置された第１のインダクタと、第２のインダクタを含み、前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤが、個々の前記ジョセフソン接合および個々の前記第１のインダクタごとに交互のパターンで配置され、前記第２のインダクタは、配列内の前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの個々の１つと前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの先行する１つとを相互接続して、前記入力電流に応答して前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの個々の１つと前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの先行する１つに磁束を供給する、付記１１に記載の方法。
［付記１３］
前記誘導カプラは、前記電流制御要素に関連する第１の端子および第２の端子のうちの少なくとも１つを介して前記電流制御要素に結合されており、前記ＳＱＵＩＤ配列は、前記ＳＱＵＩＤ配列の第１の端子と第２の端子との間に並列に配置された複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの第１の配列および複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの第２の配列として配置される、付記１１に記載の方法。
［付記１４］
前記バイアス電流を供給することは、前記電流制御要素に関連する変圧器に前記バイアス電流を供給して、前記ＳＱＵＩＤ配列の前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの各々に磁束を誘導して、前記負荷電流の振幅を制御することを含む、付記１１に記載の方法。
［付記１５］
前記電流制御要素は、前記負荷インダクタと並列に配置されており、前記電流制御要素は、前記入力電流の第１の部分に対する調整可能な誘導経路を、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流としての前記入力電流の第２の部分の振幅を制御するために提供する、付記１１に記載の方法。
［付記１６］
前記電流制御要素は、前記負荷インダクタと直列に配置されており、超伝導電流制御システムは、前記電流制御要素と前記負荷インダクタとの直列配置と並列の分路インダクタをさらに含み、前記入力電流の第１の部分は、前記分路インダクタを通過し、前記電流制御要素は、前記入力電流の第２の部分に対する調整可能な誘導経路を、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流としての前記入力電流の前記第２の部分の振幅を制御するために提供する、付記１１に記載の方法。
［付記１７］
超伝導電流制御システムであって、
負荷インダクタおよび制御インダクタを含む誘導カプラであって、前記超伝導電流制御システムの入力において受け取られる入力電流の一部として前記負荷インダクタを介して供給される負荷電流に基づいて、前記制御インダクタから超伝導回路デバイスに制御電流を誘導的に供給するように構成される前記誘導カプラと、
第１の端子と第２の端子との間に並列に配置された第１の超伝導量子干渉デバイス（以下、ＳＱＵＩＤとする）配列および第２のＳＱＵＩＤ配列を含む電流制御要素であって、前記第１および第２のＳＱＵＩＤ配列の各々が複数のＲＦ ＳＱＵＩＤを含んでおり、前記電流制御要素は、前記第１および第２の端子のうちの少なくとも１つを介して前記誘導カプラに結合されて、前記電流制御要素に供給されるバイアス電流の振幅に基づいて前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流の振幅を制御し、前記制御電流は、前記負荷電流の振幅に基づく振幅を有する、前記電流制御要素と、を備えるシステム。
［付記１８］
前記複数のＳＱＵＩＤの各々が、ジョセフソン接合と、前記ジョセフソン接合と対向して配置された第１のインダクタと、第２のインダクタとを含み、前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤが、個々の前記ジョセフソン接合および個々の前記第１のインダクタごとに交互のパターンで配置され、前記第２のインダクタは、配列内の前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの個々の１つと前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの先行する１つとを相互接続して、前記入力電流に応答して前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの個々の１つと前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの先行する１つに磁束を供給する、付記１７に記載のシステム。
［付記１９］
前記電流制御要素は、前記負荷インダクタと並列に配置されており、前記電流制御要素は、前記入力電流の第１の部分に対する調整可能な誘導経路を、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流としての前記入力電流の第２の部分の振幅を制御するために提供する、付記１７に記載のシステム。
［付記２０］
前記電流制御要素は、前記負荷インダクタと直列に配置されており、前記超伝導電流制御システムは、前記電流制御要素と前記負荷インダクタとの直列配置と並列の分路インダクタをさらに備え、前記入力電流の第１の部分は、前記分路インダクタを通過し、前記電流制御要素は、前記入力電流の第２の部分に対する調整可能な誘導経路を、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流としての前記入力電流の前記第２の部分の振幅を制御するために提供する、付記１７に記載のシステム。
以下に、上記実施形態から把握できる技術思想を付記として記載する。
［付記１］
超伝導電流制御システムであって、
負荷インダクタおよび制御インダクタを含む誘導カプラであって、前記負荷インダクタを介して供給される負荷電流に基づいて、前記制御インダクタから超伝導回路デバイスに制御電流を誘導的に供給するように構成される前記誘導カプラと、
複数の超伝導量子干渉デバイス（以下、ＳＱＵＩＤとする）を含むＳＱＵＩＤ配列を含む電流制御要素であって、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流の振幅を制御して、前記超伝導回路デバイスへの前記制御電流の振幅を制御するように前記誘導カプラに結合されている前記電流制御要素と、を備えるシステム。
［付記２］
前記複数のＳＱＵＩＤは、前記ＳＱＵＩＤ配列の第１の端子と前記ＳＱＵＩＤ配列の第２の端子との間に配列に配置された複数の高周波（以下、ＲＦとする）ＳＱＵＩＤとして配置され、前記第１および第２の端子の少なくとも１つは、前記誘導カプラに導電的に結合される、付記１に記載のシステム。
［付記３］
前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの配列は、前記ＳＱＵＩＤ配列の前記第１および第２の端子間に並列に配置されたＲＦ ＳＱＵＩＤの第１の配列およびＲＦ ＳＱＵＩＤの第２の配列として配置される、付記２に記載のシステム。
［付記４］
前記複数のＳＱＵＩＤの各々は、ジョセフソン接合と、前記ジョセフソン接合に対向するインダクタとを含み、前記複数のＳＱＵＩＤは、個々の前記ジョセフソン接合および個々の前記インダクタごとに交互パターンで配置される、付記１に記載のシステム。
［付記５］
前記複数のＳＱＵＩＤの各々に関連する前記インダクタは、第１のインダクタであり、前記複数のＳＱＵＩＤの各々は、第２のインダクタを含み、前記第２のインダクタは、配列内の前記複数のＳＱＵＩＤの個々の１つと前記複数のＳＱＵＩＤの先行する１つとを相互接続して、入力電流に応答して前記複数のＳＱＵＩＤの個々の１つおよび前記複数のＳＱＵＩＤの先行する１つに磁束を供給し、前記負荷電流は、前記入力電流の一部である、付記４に記載のシステム。
［付記６］
前記電流制御要素は、バイアス電流を受け取って、前記バイアス電流の振幅に基づいて前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流の振幅を制御するように構成される、付記１に記載のシステム。
［付記７］
前記電流制御要素は、前記バイアス電流を受け取って、前記ＳＱＵＩＤ配列の前記複数のＳＱＵＩＤの各々に磁束を誘導するように構成された変圧器を備える、付記６に記載のシステム。
［付記８］
前記負荷電流は、前記負荷インダクタを前記超伝導電流制御システムの入力で受け取られる入力電流の一部として流れるように供給される、付記１に記載のシステム。
［付記９］
前記電流制御要素は、前記負荷インダクタと並列に配置されており、前記電流制御要素は、前記入力電流の第１の部分に対する調整可能な誘導経路を、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流としての前記入力電流の第２の部分の振幅を制御するために提供する、付記８に記載のシステム。
［付記１０］
前記電流制御要素は、前記負荷インダクタと直列に配置されており、前記超伝導電流制御システムは、前記電流制御要素と前記負荷インダクタとの直列配置と並列の分路インダクタをさらに備え、前記入力電流の第１の部分は、前記分路インダクタを通過し、前記電流制御要素は、前記入力電流の第２の部分に対する調整可能な誘導経路を、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流としての前記入力電流の前記第２の部分の振幅を制御するために提供する、付記８に記載のシステム。
［付記１１］
超伝導回路デバイスに供給される制御電流の振幅を制御する方法であって、
誘導カプラを介して電流制御要素に前記超伝導回路デバイスを結合するステップであって前記電流制御要素は、複数の高周波（以下、ＲＦとする）超伝導量子干渉デバイス（以下、ＳＱＵＩＤとする）を含むＳＱＵＩＤ配列を含んでおり、
前記電流制御要素に入力電流を供給し、かつ前記誘導カプラに関連する負荷電流を供給して、前記誘導カプラに関連する制御インダクタから前記制御電流を誘導的に供給するステップと、
前記電流制御要素にバイアス電流を供給して、前記バイアス電流の振幅に基づいて負荷インダクタを流れる前記負荷電流の振幅を制御するステップと、を含む方法。
［付記１２］
前記複数のＳＱＵＩＤの各々が、ジョセフソン接合と、前記ジョセフソン接合と対向して配置された第１のインダクタと、第２のインダクタを含み、前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤが、個々の前記ジョセフソン接合および個々の前記第１のインダクタごとに交互のパターンで配置され、前記第２のインダクタは、配列内の前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの個々の１つと前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの先行する１つとを相互接続して、前記入力電流に応答して前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの個々の１つと前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの先行する１つに磁束を供給する、付記１１に記載の方法。
［付記１３］
前記誘導カプラは、前記電流制御要素に関連する第１の端子および第２の端子のうちの少なくとも１つを介して前記電流制御要素に結合されており、前記ＳＱＵＩＤ配列は、前記ＳＱＵＩＤ配列の第１の端子と第２の端子との間に並列に配置された複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの第１の配列および複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの第２の配列として配置される、付記１１に記載の方法。
［付記１４］
前記バイアス電流を供給することは、前記電流制御要素に関連する変圧器に前記バイアス電流を供給して、前記ＳＱＵＩＤ配列の前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの各々に磁束を誘導して、前記負荷電流の振幅を制御することを含む、付記１１に記載の方法。
［付記１５］
前記電流制御要素は、前記負荷インダクタと並列に配置されており、前記電流制御要素は、前記入力電流の第１の部分に対する調整可能な誘導経路を、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流としての前記入力電流の第２の部分の振幅を制御するために提供する、付記１１に記載の方法。
［付記１６］
前記電流制御要素は、前記負荷インダクタと直列に配置されており、超伝導電流制御システムは、前記電流制御要素と前記負荷インダクタとの直列配置と並列の分路インダクタをさらに含み、前記入力電流の第１の部分は、前記分路インダクタを通過し、前記電流制御要素は、前記入力電流の第２の部分に対する調整可能な誘導経路を、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流としての前記入力電流の前記第２の部分の振幅を制御するために提供する、付記１１に記載の方法。
［付記１７］
超伝導電流制御システムであって、
負荷インダクタおよび制御インダクタを含む誘導カプラであって、前記超伝導電流制御システムの入力において受け取られる入力電流の一部として前記負荷インダクタを介して供給される負荷電流に基づいて、前記制御インダクタから超伝導回路デバイスに制御電流を誘導的に供給するように構成される前記誘導カプラと、
第１の端子と第２の端子との間に並列に配置された第１の超伝導量子干渉デバイス（以下、ＳＱＵＩＤとする）配列および第２のＳＱＵＩＤ配列を含む電流制御要素であって、前記第１および第２のＳＱＵＩＤ配列の各々が複数のＲＦ ＳＱＵＩＤを含んでおり、前記電流制御要素は、前記第１および第２の端子のうちの少なくとも１つを介して前記誘導カプラに結合されて、前記電流制御要素に供給されるバイアス電流の振幅に基づいて前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流の振幅を制御し、前記制御電流は、前記負荷電流の振幅に基づく振幅を有する、前記電流制御要素と、を備えるシステム。
［付記１８］
前記複数のＳＱＵＩＤの各々が、ジョセフソン接合と、前記ジョセフソン接合と対向して配置された第１のインダクタと、第２のインダクタとを含み、前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤが、個々の前記ジョセフソン接合および個々の前記第１のインダクタごとに交互のパターンで配置され、前記第２のインダクタは、配列内の前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの個々の１つと前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの先行する１つとを相互接続して、前記入力電流に応答して前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの個々の１つと前記複数のＲＦ ＳＱＵＩＤの先行する１つに磁束を供給する、付記１７に記載のシステム。
［付記１９］
前記電流制御要素は、前記負荷インダクタと並列に配置されており、前記電流制御要素は、前記入力電流の第１の部分に対する調整可能な誘導経路を、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流としての前記入力電流の第２の部分の振幅を制御するために提供する、付記１７に記載のシステム。
［付記２０］
前記電流制御要素は、前記負荷インダクタと直列に配置されており、前記超伝導電流制御システムは、前記電流制御要素と前記負荷インダクタとの直列配置と並列の分路インダクタをさらに備え、前記入力電流の第１の部分は、前記分路インダクタを通過し、前記電流制御要素は、前記入力電流の第２の部分に対する調整可能な誘導経路を、前記負荷インダクタを流れる前記負荷電流としての前記入力電流の前記第２の部分の振幅を制御するために提供する、付記１７に記載のシステム。
【国際調査報告】