特表 2023-551791 共振器誘起位相ゲートのためのマルチモード共振器

(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】2023-12-13

(54)【発明の名称】共振器誘起位相ゲートのためのマルチモード共振器

(51)【国際特許分類】

   H10N 60/00 20230101AFI20231206BHJP

   H10N 60/12 20230101ALI20231206BHJP

【ＦＩ】

H10N60/00 Z

H10N60/12 A ZAA

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023528064

(86)(22)【出願日】2021-12-01

(85)【翻訳文提出日】2023-05-10

(86)【国際出願番号】 EP2021083835

(87)【国際公開番号】W WO2022117680

(87)【国際公開日】2022-06-09

(31)【優先権主張番号】17/111,053

(32)【優先日】2020-12-03

(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】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】クムプ、ミューア

(72)【発明者】

【氏名】マッカイ、デイヴィッド

(72)【発明者】

【氏名】ディアル、オリバー

【テーマコード（参考）】

4M113

【Ｆターム（参考）】

4M113AA23

4M113AA24

4M113AC44

4M113AC45

4M113AC50

4M113CA12

4M113CA13

(57)【要約】

ＲＩＰゲートを有効にする量子ビット結合構造に関する技術が提供される。例えば、本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態は、第１の量子ビットおよび第２の量子ビットに結合された結合構造を含み得る装置を備え得る。結合構造は、複数の結合経路を有し得る。複数の結合経路のうちの１つの結合経路は、共振器であり得る。また、第１の量子ビットは、共振器の第１の端部に結合され得、第２の量子ビットは、共振器の長さに沿った点に結合され得る。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

装置であって、
第１の量子ビットおよび第２の量子ビットに結合された結合構造であり、前記結合構造は複数の結合経路を有し、前記複数の結合経路のうちの１つの結合経路は、伝送線分岐部を有する共振器である、前記結合構造を備える、装置。

【請求項2】

前記結合経路は、前記第１の量子ビットと前記第２の量子ビットとの間に共振器誘起位相ゲートを確立する、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記複数の結合経路は、前記第１の量子ビットと前記第２の量子ビットとの間の結合相互作用を集合的に抑制する、請求項２に記載の装置。

【請求項4】

前記回路分岐部は超伝導接地接続を有する前記伝送線の一区間である、請求項１ないし３のいずれかに記載の装置。

【請求項5】

前記結合構造は、駆動ポートを更に備える、請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。

【請求項6】

前記第１の量子ビットは、前記共振器の第１の端部に結合され、前記第２の量子ビットは、前記共振器の長さに沿った点に結合される、請求項１ないし５のいずれかに記載の装置。

【請求項7】

前記第１の量子ビットおよび前記第２の量子ビットは、容量結合および誘導結合から成るグループから選択された少なくとも１つの結合技術によって前記共振器に結合される、請求項１ないし６のいずれかに記載の装置。

【請求項8】

前記共振器は、複数のインピーダンスを有する四分の一波長超伝導コプレーナ導波路を備える、請求項１ないし７のいずれかに記載の装置。

【請求項9】

装置であって、
第１の量子ビットおよび第２の量子ビットに結合された結合構造であり、前記結合構造は複数の結合経路を有し、前記複数の結合経路のうちの１つの結合経路は共振器であり、前記第１の量子ビットは前記共振器の第１の端部に結合され、前記第２の量子ビットは前記共振器の長さに沿った点に結合される、前記結合構造を備える、装置。

【請求項10】

前記結合経路は、前記第１の量子ビットと前記第２の量子ビットとの間に共振器誘起位相ゲートを確立する、請求項９に記載の装置。

【請求項11】

前記複数の結合経路は、前記第１の量子ビットと前記第２の量子ビットとの間の結合相互作用を集合的に抑制する、請求項９または１０に記載の装置。

【請求項12】

前記第１の量子ビットおよび前記第２の量子ビットは、容量結合および誘導結合から成るグループから選択された少なくとも１つの結合技術によって前記共振器に結合される、請求項９ないし１１のいずれかに記載の装置。

【請求項13】

前記結合構造は、駆動ポートを更に備える、請求項９ないし１２のいずれかに記載の装置。

【請求項14】

装置であって、
第１の量子ビットおよび第２の量子ビットに容量結合された四分の一波長超伝導導波路であり、前記四分の一波長超伝導導波路は複数のインピーダンスを有する、前記四分の一波長超伝導導波路を備える、装置。

【請求項15】

前記四分の一波長超伝導導波路の基本共振は、前記第１の量子ビットの周波数および前記第２の量子ビットの周波数を下回り、前記装置は、前記第１の量子ビットと前記第２の量子ビットとの間で結合相互作用を打ち消すように加算する複数の共振器モードを呈する、請求項１４に記載の装置。

【請求項16】

前記複数の共振器モードからの第１の共振器モードで前記四分の一波長超伝導導波路を駆動する共振器誘起位相ゲートを更に備える、
請求項１５に記載の装置。

【請求項17】

前記共振器誘起位相ゲートは、前記第１の量子ビットと前記第２の量子ビットとの間の前記結合相互作用を促進する、請求項１６に記載の装置。

【請求項18】

装置であって、
第１の量子ビットおよび第２の量子ビットに容量結合された四分の一波長超伝導導波路であり、前記四分の一波長超伝導導波路は複数のインピーダンスを有する、前記四分の一波長超伝導導波路と、
前記第１の量子ビットおよび前記第２の量子ビットに容量結合された半波長超伝導導波路と
を備える装置。

【請求項19】

前記四分の一波長超伝導導波路に結合されて電気的に接地する超伝導接地接続を更に備える、請求項１８に記載の装置。

【請求項20】

前記四分の一波長超伝導導波路および前記半波長超伝導導波路の両方は、前記第１の量子ビットの第１の容量性パッドおよび前記第２の量子ビットの第１の容量性パッドに結合される、請求項１９に記載の装置。

【請求項21】

前記装置は、前記第１の量子ビットと前記第２の量子ビットとの間の結合相互作用を打ち消すように加算する複数の共振器モードを呈する、請求項１９または２０に記載の装置。

【請求項22】

前記複数の共振器モードからの第１の共振器モードで前記四分の一波長超伝導導波路または前記半波長超伝導導波路を駆動する共振器誘起位相ゲートを更に備える、
請求項２１に記載の装置。

【請求項23】

前記共振器誘起位相ゲートは、前記第１の量子ビットと前記第２の量子ビットとの間の前記結合相互作用を促進する、請求項２２に記載の装置。

【請求項24】

装置であって、
第１の量子ビットおよび第２の量子ビットに容量結合された四分の一波長超伝導導波路であり、前記四分の一波長超伝導導波路は複数のインピーダンスを有する、前記四分の一波長超伝導導波路と、
前記第１の量子ビットと前記第２の量子ビットとの間の直接容量結合と
を備える、装置。

【請求項25】

前記四分の一波長超伝導導波路は、前記第１の量子ビットとキャパシタとの間の第１のセグメントと、前記キャパシタと前記第２の量子ビットとの間の第２のセグメントとを有し、前記装置は、前記第１のセグメントに結合されて電気的に接地する超伝導接地接続を更に備える、請求項２４に記載の装置。

【請求項26】

前記装置は、前記第１の量子ビットと前記第２の量子ビットとの間の結合相互作用を打ち消すように加算する複数の共振器モードを呈する、請求項２５に記載の装置。

【請求項27】

前記複数の共振器モードからの第１の共振器モードで前記四分の一波長超伝導導波路を駆動する共振器誘起位相ゲートを更に備える、請求項２６に記載の装置。

【請求項28】

前記共振器誘起位相ゲートは、前記第１の量子ビットと前記第２の量子ビットとの間の前記結合相互作用を促進する、請求項２７に記載の装置。

【請求項29】

方法であって、
結合構造を第１の量子ビットおよび第２の量子ビットに結合することであり、前記結合構造は複数の結合経路を有し、前記複数の結合経路のうちの１つの結合経路は、伝送線分岐部を有する共振器である、前記結合することを含む、方法。

【請求項30】

前記結合経路によって前記第１の量子ビットと前記第２の量子ビットとの間に共振器誘起位相ゲートを確立することを含む、請求項２９に記載の方法。

【請求項31】

前記複数の結合経路によって前記第１の量子ビットと前記第２の量子ビットとの間の結合相互作用を集合的に抑制することを含む、請求項２９または３０に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、共振器誘起位相（「ＲＩＰ」）ゲートを有効にするためのマルチモード共振器に関し、より詳細には、ＲＩＰゲートが動作中でない間の量子ビット結合相互作用を集合的に抑制できる複数の結合経路を含む量子ビット結合構造に関する。

【背景技術】

【0002】

量子ビットは、様々な量子処理動作を実施するために量子コンピュータ内で結合される。従来、量子ビットは、それぞれ共通共振器バスに結合され、量子ビットの周波数は、そのバスの周波数から大きく離調される。例えば、２つの結合された量子ビットは、コプレーナ導波路の長さのそれぞれの端部に容量結合され得る。それにより、結合された量子ビットに関する全マイクロ波ゲートが形成され得る。例えば、コプレーナ導波路は、量子ビット間の相互作用を実現でき、各量子ビットの周波数は、他方の状態に依存することができ、マイクロ波トーンで導波路を励起すると、周波数変化の度合いを変更できる。

【0003】

量子ビットが固定周波数超伝導量子ビット（例えば、トランズモン）のとき、ＲＩＰゲートは、非共振トーンを共振器バスに印加することによって形成され得る。共振器における信号、したがって量子ビットが経験するシュタルクシフトは、量子ビットの結合状態に依存する。顕著なＲＩＰエンタングルメント・レートを達成するために、大きな量子ビット周波数シフトを可能にする量子ビット結合構造が望まれる。しかしながら、従来の結合構造では、ＲＩＰゲートに対して可能とされている量子ビット周波数シフトの量を増加させると、ＲＩＰがアクティブでない間は、量子ビット間の望ましくない量子エンタングルメント量も増加する。

【発明の概要】

【0004】

以下は、本発明の１つまたは複数の実施形態の基本的理解を実現するための概要を示す。この概要は、鍵となる要素または重要な要素を明らかにすることを意図しておらず、特定の実施形態の範囲または特許請求の範囲を詳細に描写することも意図していない。その唯一の目的は、後に提示されるより詳細な説明の序章として簡略化された形態で概念を示すことである。本明細書で説明されている１つまたは複数の実施形態において、１つまたは複数のＲＩＰゲートを有効にし得る量子ビット結合構造に関する装置、デバイス、またはシステムあるいはその組合せが説明される。

【0005】

実施形態によれば、装置が提供される。この装置は、第１の量子ビットおよび第２の量子ビットに結合された結合構造を備え得る。この結合構造は、複数の結合経路を有し得る。加えて、複数の結合経路うちの１つの結合経路は、共振器であり得る。第１の量子ビットは、共振器の第１の端部に結合され得、第２の量子ビットは、共振器の長さに沿った点に結合され得る。このような装置の利点は、零量子ビット－量子ビット結合周波数と共振周波数との間の差が、共振器長さに沿った第２の量子ビットの配置に基づいて制御され得ることであり得る。

【0006】

いくつかの例では、結合経路は、第１の量子ビットと第２の量子ビットとの間に共振器誘起位相ゲートを確立し得る。それにより、結合構造は、有益なことに、ＲＩＰ量子論理ゲートとして動作し得る。換言すれば、結合経路は、第１の量子ビットと第２の量子ビットとの間で共振器誘起位相ゲートが実行可能にし得る。これにより、結合構造は、有益なことに、ＲＩＰ量子論理ゲートを実行するように使用され得る。

【0007】

実施形態によれば、装置が提供される。この装置は、第１の量子ビットおよび第２の量子ビットに結合された結合構造を備え得る。この結合構造は、複数の結合経路を有し得る。複数の結合経路のうちの１つの結合経路は、伝送線分岐部を有する共振器であり得る。このような装置の利点は、共振器が複数の共振モードを呈し得ることであり得る。

【0008】

いくつかの例では、複数の結合経路が、第１の量子ビットと第２の量子ビットとの間の結合相互作用を集合的に抑制し得る。このような装置の利点は、第１の量子ビットと第２の量子ビットとの間での望ましくない量子エンタングルメントの減少であり得る。

【0009】

実施形態によれば、装置が提供される。この装置は、第１の量子ビットおよび第２の量子ビットに容量結合された四分の一波長超伝導導波路を備え得る。四分の一波長超伝導導波路は、複数のインピーダンスを有し得る。このような装置の利点は、第１の量子ビットと第２の量子ビットとに結合されたマルチモード共振器の形成であり得る。

【0010】

いくつかの例では、装置は、複数の共振器モードのうちの第１の共振器モードで四分の一波長超伝導導波路を駆動し得る共振器誘起位相ゲートを更に備え得る。それにより、共振器誘起位相ゲートは、第１の量子ビットと第２の量子ビットとの間の結合相互作用を促進し得る。このような装置の利点は、ＲＩＰゲートが動作していないときの量子ビット－量子ビット結合が抑制され得ることであり得る。

【0011】

実施形態によれば、装置が提供される。この装置は、第１の量子ビットおよび第２の量子ビットに結合された四分の一波長超伝導導波路を備え得る。四分の一波長超伝導導波路は、複数のインピーダンスを有し得る。加えて、装置は、第１の量子ビットおよび第２の量子ビットに容量結合された半波長超伝導導波路を備え得る。このような装置の利点は、高い量子ビット忠実度のためにＲＩＰゲートを有効にし得る結合構造であり得る。

【0012】

いくつかの例では、装置は、四分の一波長超伝導導波路に結合されて電気的に接地することができる超伝導接地接続を更に備え得る。このような装置の利点は、複数の干渉する共振モードの有効化であり得る。

【0013】

実施形態によれば、装置が提供される。この装置は、第１の量子ビットおよび第２の量子ビットに結合された四分の一波長超伝導導波路を備え得る。四分の一波長超伝導導波路は、複数のインピーダンスを有し得る。加えて、装置は、第１の量子ビットと第２の量子ビットとの間の直接容量結合を備え得る。このような装置の利点は、第１の量子ビットと第２の量子ビットとの間の複数の結合経路であり得る。

【0014】

いくつかの例では、四分の一波長超伝導導波路は、第１の量子ビットとキャパシタとの間に第１のセグメントと、キャパシタと第２の量子ビットとの間に第２のセグメントとを有し得る。また、装置は、第１のセグメントに結合されて電気的に接地することができる超伝導接地接続を更に備え得る。このような装置の利点は、ＲＩＰゲートを有効にし得るマルチモード共振器であり得、偶数および奇数共振モードは、異なる形状を呈し得る。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、第１の量子ビットと第２の量子ビットとの間でＲＩＰゲートを有効にするための例示的で非限定的な第１の共振器バストポロジの図である。

【図2】本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、第１の共振器バストポロジを例証し得る例示的で非限定的な第１のマイクロ波回路の図である。

【図3A】本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、第１のマイクロ波回路によって実現され得る量子ビット－量子ビット結合における変化を図示し得る例示的で非限定的なグラフの図である。

【図3B】本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、第１のマイクロ波回路によって実現され得る量子ビット－量子ビット結合における変化を図示し得る例示的で非限定的なグラフの図である。

【図4】本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、第１の量子ビットと第２の量子ビットとの間でＲＩＰゲートを有効にするための例示的で非限定的な第２の共振器バストポロジの図である。

【図5】本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、第２の共振器バストポロジを例証し得る例示的で非限定的な第２のマイクロ波回路の図である。

【図6A】本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、第２のマイクロ波回路によって実現され得る量子ビット－量子ビット結合における変化を図示し得る例示的で非限定的なグラフの図である。

【図6B】本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、第２のマイクロ波回路によって実現され得る量子ビット－量子ビット結合における変化を図示し得る例示的で非限定的なグラフの図である。

【図7】本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、第１の量子ビットと第２の量子ビットとの間でＲＩＰゲートを有効にするための例示的で非限定的な第３の共振器バストポロジの図である。

【図8】本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、第３の共振器バストポロジを例証し得る例示的で非限定的な第３のマイクロ波回路の図である。

【図9】本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、第１の量子ビットと第２の量子ビットとの間でＲＩＰゲートを有効にするための例示的で非限定的な第４の共振器バストポロジの図である。

【図10】本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、第１の共振器バストポロジを例証し得る例示的で非限定的な第４のマイクロ波回路の図である。

【図11】本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、第４のマイクロ波回路によって実現され得る量子ビット－量子ビット結合における変化を図示し得る例示的で非限定的なグラフの図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下の詳細な説明は例示目的に過ぎず、実施形態、または実施形態の用途もしくは使用、あるいはその両方を限定することを意図していない。更に、前記の背景技術または発明の概要の項または発明を実施するための形態の項で示されるあらゆる明示または暗示された情報に従うという意図はない。

【0017】

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、全体において同様の参照番号は同様の要素を指すために用いられる。以下の詳細な説明において、説明を目的として、１つまたは複数の実施形態のより十分な理解を実現するために、多数の特定の詳細が記載される。ただし、様々な場合において、１つまたは複数の実施形態がそれらの特定の詳細なしで実践可能であることは明らかである。

【0018】

ＲＩＰゲートのための量子ビット結合構造の他の実装に関する問題があると、本開示は、ＲＩＰゲートを有効にするデジェネレイト・マルチモード共振器によるそれらの問題のうちの１つまたは複数に対する解決策を創出するために実装され得る。本明細書で説明される様々な実施形態は、複数の共振モードを呈する量子ビット結合構造に関係し得る。集合的に、複数の共振モードは、量子ビット－量子ビット結合相互作用を抑制するために互いと干渉し得る。加えて、結合構造は、量子ビット－量子ビット結合相互作用を促進するために共振モードのうちの１つの作動を介してＲＩＰゲートを有効にし得る。有益なことに、量子ビット間の量子エンタングルメントは、ＲＩＰゲートが動作していないときに抑制され得る。

【0019】

１つまたは複数の実施形態では、量子ビット－量子ビット結合解除は、共振器バスに沿った量子ビットのそれぞれの電気距離に基づいて実現され得る。様々な実施形態では、量子ビット結合構造は複数の結合経路を備えもよく、その経路のうちの１つは、伝送線分岐部を有する共振器である。いくつかの実施形態では、その結合経路のうちの１つは、複数のインピーダンスを有し、第１および第２の量子ビットに容量結合された四分の一波長超伝導導波路を含み得る。加えて、量子ビット結合構造の結合経路は、量子ビットに容量結合された半波長超伝導導波路を含み得る。１つまたは複数の実施形態では、結合構造は、量子ビット間の直接容量結合を更に含み得る。例えば、量子ビット結合構造の結合経路は、第１の容量結合量子ビットとキャパシタとの間の第１のセグメントと、キャパシタと第２の容量結合量子ビットとの間の第２のセグメントとを含み得る。加えて、第１のセグメントまたは第２のセグメントあるいはその両方は、超伝導接地接続に結合され得る。それにより、共振器の偶数および奇数モードが異なる形状を有するように、短い結合スタブが確立されてもよく、それにより量子ビット周波数で零のエンタングルメント・レートを確立する。

【0020】

図１は、本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、量子ビット結合構造１００の例示的で非限定的な第１のトポロジの図である。本明細書で説明される他の実施形態で用いられる同様の要素の繰り返しの説明は、簡潔性のために省略される。図１に示すように、量子ビット結合構造１００は、第１の量子ビット１０４および第２の量子ビット１０６に結合された共振器バス１０２を備え得る。様々な実施形態では、量子ビット結合構造１００は、第１の量子ビット１０４および第２の量子ビット１０６に関して１つまたは複数のＲＩＰゲートを有効にし得る。

【0021】

１つまたは複数の実施形態では、第１の量子ビット１０４または第２の量子ビット１０６あるいはその両方は、トランズモン量子ビットなどの固定周波数超伝導量子ビットであってもよい。例えば、第１の量子ビット１０４または第２の量子ビット１０６あるいはその両方は、第１の容量性パッド１０８、第２の容量性パッド１１０、または１つまたは複数のジョセフソン接合部１１２あるいはその組合せを備え得る。第１の容量性パッド１０８または第２の容量性パッド１１０あるいはその両方は、１つまたは複数の超伝導金属から成り得る。本明細書で使用される場合、「超伝導」という用語は、アルミニウム（例えば、１．２ケルビンの超伝導臨界温度）またはニオブ（例えば、９．３ケルビンの超伝導臨界温度）など、超伝導臨界温度以下で超伝導特性を呈する材料の特徴を示し得る。加えて、当業者は、他の超伝導材料（例えば、リチウム／マグネシウム水素化物合金などの水素化物超伝導体）が本明細書で説明される様々な実施形態で使用され得ることを認識するであろう。第１の容量性パッド１０８または第２の容量性パッド１１０あるいはその両方の内部に構成され得る例示的な材料は、アルミニウム、ニオブ、タンタル、それらの組合せ、および／または同様のものを含み得るが、それに限定されない。

【0022】

図１に示すように、１つまたは複数のジョセフソン接合部１１２は、それぞれの量子ビット（例えば、第１の量子ビット１０４または第２の量子ビット１０６あるいはその両方）の第１の容量性パッド１０８と第２の容量性パッド１１０との間に配置され得る。１つまたは複数のジョセフソン接合部１１２は、例えば、絶縁体材料、常伝導（例えば、非超伝導）金属材料、それらの組合せ、および／または同様のものによって、超伝導材料間に弱連結を構築し得る。様々な実施形態では、１つまたは複数のジョセフソン接合部１１２は、超伝導体－絶縁体－超伝導体（「ＳＩＳ」）構造、超伝導体－常伝導金属－超伝導体（「ＳＮＳ」）構造、または超伝導体－コンストリクション（constriction）－超伝導体（「ＳＣＳ」）構造、あるいはその組合せによって特徴付けられ得る。

【0023】

様々な実施形態では、共振器バス１０２は、１本のコプレーナ導波路など、超伝導伝送線であり得る。共振器バス１０２内に含まれ得る例示的な材料は、アルミニウム、ニオブ、タンタル、それらの組合せ、および／または同様のものを含み得るが、それに限定されない。１つまたは複数の実施形態では、共振器バス１０２が、第１の量子ビット１０４または第２の量子ビット１０６あるいはその両方に容量結合または誘導結合され得る。例えば、共振器バス１０２は、第１の量子ビット１０４の第１の容量性パッド１０８に容量結合可能であり、第２の量子ビット１０６の第１の容量性パッド１０８に容量結合可能である（例えば、図１に示す第１の例示的なトポロジに示す通り）。

【0024】

１つまたは複数の実施形態では、第１の量子ビット１０４または第２の量子ビット１０６あるいはその両方の周波数は、共振器バス１０２の周波数から大きく離調され得る。例えば、結合構造１００は、以下の式１によって特徴が示され得る。

【数1】

ただし、「

【数2】

」は、それぞれの量子ビットごとの量子ビット－バス結合であってもよく（例えば、第１の量子ビット１０４に関して「ｉ＝０」、第２の量子ビット１０６に関して「ｉ＝１」）、「ｇ_ｉ」は、ｉ番目の量子ビットのバス共振器モードへの結合強度であってもよく、「ω_ｉ」は、ｉ番目の量子ビットの角周波数であってもよく、「ｎ_ｉ」は、ｉ番目の量子ビットのための個数演算子であってもよく、「ω_ＢＵＳ」は、共振器バス１０２の角周波数であってもよい。

【0025】

様々な実施形態では、共振器バス１０２は受動的であってもよい。例えば、共振器バス１０２は光子を欠落してもよく、効果的な量子ビット－量子ビット交換結合「Ｊ」として作用でき、その作用は、以下の式２によって特徴が示される通りである。

【数3】

それにより、共振器バス１０２は、全マイクロ波ゲートが第１の量子ビット１０４および第２の量子ビット１０６に関して実行されるように有効にし得る。例えば、量子ビット結合構造１００は、第１の量子ビット１０４および第２の量子ビット１０６に関してＲＩＰゲートを有効にし得る。例えば、量子ビット結合構造１００によって有効にされたＲＩＰゲートは、超伝導の第１の量子ビット１０４および第２の量子ビット１０６を結合する量子論理ゲートの形態であり得る。このＲＩＰゲートは、量子ビット周波数において高い柔軟度を可能にし得る全マイクロ波多量子ビット・エンタングルメント・ゲートであり得る。非共振パルスを共振器バス１０２へ断熱的に印加および除去することによって、量子ビット結合構造１００は、位相空間において閉ループを経験する可能性があり、その後、第１の量子ビット１０４または第２の量子ビット１０６あるいはその両方が状態依存位相を取得するが、共振器バス１０２は変化がない状態のままとされる可能性がある。

【0026】

しかしながら、量子ビット－量子ビット結合「Ｊ」も、ＺＺ相互作用など、ＲＩＰゲートが動作していない間に第１の量子ビット１０４および第２の量子ビット１０６のエンタングルメントを確立する。例えば、ＺＺ相互作用は、以下の式３によって特徴付けられ得る。

【数4】

ただし「α」は、それぞれの第１の量子ビット１０４または第２の量子ビット１０６あるいはその両方の非調和性であってもよい。

【0027】

共振器バス１０２の周波数は、第１の量子ビット１０４または第２の量子ビット１０６あるいはその両方の状態に依存してもよく、励起状態における量子ビットによる共振器バス１０２の周波数のシフトは、以下の式４の「χ」によって特徴が示され得る。

【数5】

第１の量子ビット１０４および第２の量子ビット１０６が励起状態にある場合、共振器バス１０２の周波数は、χの和だけシフトされ得る。更に、トーンが共振器バス１０２に印加される（例えば、共振器バス１０２から離調される）と、共振器バス１０２の信号、したがって第１の量子ビット１０４および第２の量子ビット１０６が経験するシュタルクシフトは、量子ビットの結合状態に依存し得る。それにより、χ値とＺＺ値との間の関係が以下の式５によって特徴が示され得る。

【数6】

【0028】

従来の結合構造では、顕著なＲＩＰゲートを得るためにχ値を増加させることが、結果として、望ましくないＺＺ値をもたらす可能性がある。例えば、従来の結合構造では、１０００メガヘルツ（ＭＨｚ）のΔ値の場合に－３００ＭＨｚのα値を適用すると、２ＭＨｚの静的ＺＺ値とも１０ＭＨｚのχ値を得ることができ、１０ＭＨｚのχ値は望ましい場合があるが、２ＭＨｚのＺＺ値によって特徴が示される量子ビット－量子ビット・エンタングルメントは、デバイスを動作不良とし得る。本明細書で説明される様々な実施形態では、量子ビット結合構造１００は、ＲＩＰゲートが動作していないときに量子ビット－量子ビット・エンタングルメントを抑制するためにＺＺ値を最小限としながら、顕著なＲＩＰゲートを得るために大きいχ値を有効とし得る。

【0029】

例えば、量子ビット結合構造１００の第１の例示的なトポロジ（例えば、図１に示す）は、共振器バス１０２の長さに沿った第１の量子ビット１０４または第２の量子ビット１０６あるいはその両方の電気距離に基づいてＺＺ相互作用を制御し得る。例えば、共振器バス１０２は、１本の半波長超伝導コプレーナ導波路（「λ／２共振器」）であってよく、共振器バス１０２の共振周波数の１／２で共振器バス１０２にわたって零量子ビット－量子ビット結合が存在してもよい。第１の量子ビット１０４および第２の量子ビット１０６を１／２周波数に設定すると、それにより、第１の量子ビット１０４および第２の量子ビット１０６を互いにではなく共振器バス１０２に結合できる。ただし、第１の量子ビット１０４および第２の量子ビット１０６を１／２周波数に設定することは、更に、それぞれの量子ビットが共振器バス１０２の共振から大きく離調されるため、それぞれの量子ビットと共振器バス１０２との間の結合を抑制する場合もある。

【0030】

１つまたは複数の実施形態では、第１のトポロジで例示された量子ビット結合構造１００は、共振周波数を調整することによって非ゲート動作中に零量子ビット－量子ビット・エンタングルメントを得ることができる。例えば、共振器バス１０２の長さ（例えば、λ／２共振器）に沿ったそれぞれの量子ビットの電気距離は、零量子ビット－量子ビット結合周波数と共振周波数との間の差を制御し得る。それにより、共振器バス１０２（例えば、λ／２共振器）に沿った第１の量子ビット１０４または第２の量子ビット１０６あるいはその両方の配置を調整することによって、零量子ビット－量子ビット結合周波数が共振器バス１０２の共振に近づけられ得る。例えば、追加の伝送線長さは、共振器バス１０２に沿った第２の量子ビット１０６の位置と比較した場合に、共振器バス１０２に沿った第１の量子ビット１０４の位置に関して追加され得る。

【0031】

図２は、本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、量子ビット結合構造１００の図１に示す第１のトポロジを例証し得る例示的で非限定的な第１のマイクロ波回路２００の図である。本明細書で説明される他の実施形態で用いられる同様の要素の繰り返しの説明は、簡潔性のために省略される。図２に示すように、第１の量子ビット１０４は、第１の結合線２０１（例えば、アルミニウム、ニオブ、またはタンタルあるいはその組合せなどの１つまたは複数の超伝導材料から成る超伝導伝送線）または第１のキャパシタ２０２あるいはその両方を介して共振器バス１０２（例えば、λ／２共振器）に結合され得る。更に、第２の量子ビット１０６は、第２の結合線２０３（例えば、アルミニウム、ニオブ、またはタンタルあるいはその組合せなどの１つまたは複数の超伝導材料から成る超伝導伝送線）または第２のキャパシタ２０４あるいはその両方を介して共振器バス１０２（例えば、λ／２共振器）に結合され得る。加えて、第１のマイクロ波回路２００は、ＲＩＰゲートを駆動するために共振器バス１０２に容量結合された駆動ポート２０６を含み得る。例えば、光子２０５（例えば、図２で波長によって表される）は、駆動ポート２０６を介して共振器バス１０２から追加または除去あるいはその両方が行われ得る。様々な実施形態では、駆動ポート２０６は、共振器バス１０２と同じ超伝導材料から成ってもよく、第３のキャパシタ２０８を含み得る。

【0032】

加えて、共振器バス１０２は、第１の理想伝送線素子２１０（例えば、遅延が定義された理想伝送線「ｄｅｌａｙ－ｄｅｆｉｎｅｄ ｉｄｅａｌ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ（ＴＬＩＮＤ）」）または第２の理想伝送線素子２１２（例えば、ＴＬＩＮＤ）あるいはその両方を含み得る。図２に示すように、第１の量子ビット１０４は、少なくとも第１のＴＬＩＮＤ２１０の組み込みに起因して、第２の量子ビット１０６よりも共振器バス１０２に沿ってより大きな電気的長さを有し得る。更に、上述のように、零量子ビット－量子ビット結合周波数と例示的な第１のマイクロ波回路２００の量子ビット－共振器バス結合周波数との間の差は、第１の量子ビット１０４と関連する追加の電気的長さに基づき得る。

【0033】

図３Ａ～図３Ｂは、本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、図１のトポロジまたは図２の第１のマイクロ波回路２００あるいはその両方で例証された量子ビット結合構造１００がどのように強力な量子ビット－共振器バス結合を可能にする目標の零量子ビット－量子ビット結合周波数を得られるかを示し得る例示的で非限定的なグラフ３００、３０２の図である。本明細書で説明される他の実施形態で用いられる同様の要素の繰り返しの説明は、簡潔性のために省略される。グラフ３００および３０２は、第１のマイクロ波回路２００の特徴を示すことができ、第２のＴＬＩＮＤ２１２は、５０オームのＺ値（例えば、所与の波の複素電流に対する同じ波の複素電圧の比率）と、０．３５／７ナノ秒（ｎｓｅｃ）の遅延値を有する。加えて、これらの散乱パラメータは、１．０ギガヘルツ（ＧＨｚ）で始端（start）、１０ＧＨｚの終端（stop）、および０．０１ＧＨｚの刻み（step）を含み得る。

【0034】

グラフ３００は、第１のＴＬＩＮＤ２１０がない第１のマイクロ波回路２００の特徴を示しており、グラフ３０２は、図２に示す第１のマイクロ波回路２００の特徴を示す（例えば、５０オームのＺ値および０．１５／７ｎｓｅｃの遅延値を有する第１のＴＬＩＮＤ２１０を備える）。グラフ３００に示すように、零量子ビット－量子ビット結合周波数は５ＧＨｚにおけるものであってもよく、量子ビット－共振器バス結合周波数は１０ＧＨｚにおけるものであってもよい。グラフ３０２に示すように、第１のＴＬＩＮＤ２１０によって提供された追加電気距離は、量子ビット－共振器バス結合周波数を７ＧＨｚに移動し得る。

【0035】

図４は、本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、量子ビット結合構造１００の例示的で非限定的な第２のトポロジの図である。本明細書で説明される他の実施形態で用いられる同様の要素の繰り返しの説明は、簡潔性のために省略される。１つまたは複数の実施形態では、量子ビット結合構造１００は、複数の結合経路を含むことができ、それによりデジェネレイト・マルチモード共振器を得る。例えば、各々のそれぞれの結合経路のχは大きいが、Ｊ値は、以下の式６によって特徴が示されるように、零でもよい。

【数7】

ただし、「ｆ」は、共振器バス１０２（「ＢＵＳ」）、またはそれぞれの第１の量子ビット１０４および第２の量子ビット１０６（例えば、「ｉ＝０，１」）、あるいはその両方の周波数である。それにより、量子ビット結合構造１００の複数の共振モードは、第１の量子ビット１０４と第２の量子ビット１０６との間の量子ビット－量子ビット結合を集合的に抑制できる。ＲＩＰゲートを動作させるために、量子ビット結合構造１００（例えば、共振器バス１０２）は、共振モード和を引き上げるように共振モードのうちの１つで駆動され得る。例えば、１つまたは複数の実施形態では、第１の量子ビット１０４および第２の量子ビット１０６と関連するｇ値は等しくてもよく、複数の結合経路は、量子ビット周波数（例えば、正のχ）を上回る第１のχ値と、量子ビット周波数（例えば、負のχ）を下回る第２のχ値とを確立できる。それによって、量子ビット結合構造１００は、量子ビット－量子ビット結合を集合的に抑制する複数の共振モードを達成するために複数の結合経路を備えることができ、共振モードのうちの１つまたは複数はＲＩＰゲートを駆動するために作動させられ得る。

【0036】

例えば、１つまたは複数の実施形態では、共振器バス１０２は、複数のインピーダンスを有する四分の一波長超伝導コプレーナ導波路（例えば、λ／４共振器）であってもよい。加えて、量子ビット結合構造１００は、超伝導伝送線分岐部４０２を含み得る。１つまたは複数の実施形態では、分岐部４０２は、共振器バス１０２（例えば、λ／４共振器）に結合される超伝導接地接続であり得る。様々な実施形態では、量子ビット結合構造１００は、少なくとも分岐部４０２に起因して複数の結合経路を得ることができ、複数の結合経路の共振モードは、互いに干渉し得る。例えば、複数の結合経路によって呈される複数の共振モードは、互いにほぼ相殺し得る。

【0037】

図５は、本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、量子ビット結合構造１００の図４に示す第２のトポロジを例証し得る例示的で非限定的な第２のマイクロ波回路５００の図である。本明細書で説明される他の実施形態で用いられる同様の要素の繰り返しの説明は、簡潔性のために省略される。図５に示すように、第１の量子ビット１０４は、第１の結合線２０１または第１のキャパシタ２０２あるいはその両方を介して共振器バス１０２（例えば、λ／４共振器）に結合され得る。更に、第２の量子ビット１０６は、第２の結合線２０３または第２のキャパシタ２０４あるいはその両方を介して共振器バス１０２（例えば、λ／４共振器）に結合され得る。加えて、本明細書における様々な実施形態で説明されるように、例示的な第２のマイクロ波回路５００は、駆動ポート２０６を含み得る。

【0038】

共振器バス１０２は、第１のコプレーナ導波路素子５０６と、第２のコプレーナ導波路素子５０８とを含み得る。加えて、分岐部４０２は、第３のコプレーナ導波路素子５１０を含み得る。様々な実施形態では、第１のコプレーナ導波路素子５０６および第２のコプレーナ導波路素子５０８は、第１の長さ（「Ｌ１」）を有し得る。更に、第３のコプレーナ導波路素子５１０は、Ｌ１とは異なり得る第２の長さ（「Ｌ２」）を有し得る。例えば、Ｌ２はＬ１より小さくてもよい。

【0039】

図６Ａ～図６Ｂは、本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、図４のトポロジまたは図５の第２のマイクロ波回路５００あるいはその両方で例証された量子ビット結合構造１００がどのように複数の干渉共振モードを得られるかを示し得る例示的で非限定的なグラフの図である。本明細書で説明される他の実施形態で用いられる同様の要素の繰り返しの説明は、簡潔性のために省略される。

【0040】

図６Ａに関して、グラフ６００は、分岐部４０２がない第２のマイクロ波回路５００の特徴を示すことができ、Ｌ１が４ミリメートル（ｍｍ）に等しい。グラフ６０２は、分岐部４０２が含まれる第２のマイクロ波回路５００の特徴を示すことができ、ここで、Ｌ１が３．６ｍｍに等しく、Ｌ２が０．２ｍｍに等しい。分岐部４０２の存否と対応するＬ１／Ｌ２の長さ以外では、グラフ６００とグラフ６０２との間で回路状態が安定したままであった。グラフ６００に示すように、分岐部４０２がないと、結合構造は単一の共振モードを呈し得る。グラフ６０２に示すように、分岐部４０２と、それによる複数の結合経路との組み込みによって、量子ビット結合構造１００はマルチモード共振を呈することが可能となり得る。加えて、分岐部４０２がないマイクロ波回路と、第２のマイクロ波回路５００とは、ＺＺ値を減少させながら、同様の自己インダクタンス（例えば、１３ナノヘンリー（ｎＨ）と比較すると１２．５ｎＨ）と、χ値とを呈し得る。

【0041】

図６Ｂに関して、グラフ６０４は、分岐部４０２がない第２のマイクロ波回路５００の特徴を示すことができ、Ｌ１が４．７ｍｍに等しい。グラフ６０６は、分岐部４０２が含まれる第２のマイクロ波回路５００の特徴を示すことができ、Ｌ１が４．５ｍｍに等しく、Ｌ２が０．１ｍｍに等しい。分岐部４０２の存否と対応するＬ１／Ｌ２の長さ以外では、グラフ６０４とグラフ６０６との間で回路状態が安定したままであった。グラフ６０４に示すように、分岐部４０２がないと、結合構造は単一の共振モードを呈し得る。グラフ６０６に示すように、分岐部４０２と、それによる複数の結合経路との組み込みによって、量子ビット結合構造１００はマルチモード共振を呈することが可能となり得る。加えて、分岐部４０２がないマイクロ波回路と、第２のマイクロ波回路５００とは、ＺＺ値を減少させながら、等価の自己インダクタンス（例えば、１２．５ｎＨ）と、χ値とを呈し得る。

【0042】

図７は、本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、量子ビット結合構造１００の例示的で非限定的な第３のトポロジの図である。本明細書で説明される他の実施形態で用いられる同様の要素の繰り返しの説明は、簡潔性のために省略される。１つまたは複数の実施形態では、図１に示す第１のトポロジおよび図４に示す第２のトポロジの様々な特徴が組み合わされ得る。例えば、量子ビット結合構造１００は、本明細書で説明される共振器バス１０２の複数の実施形態を含み得る。例えば、量子ビット結合構造１００は、第１の量子ビット１０４の第１の容量性パッド１０８と第２の量子ビット１０６の第１の容量性パッド１０８とに容量結合された第１の共振器バス１０２ａおよび第２の共振器バス１０２ｂを含み得る。

【0043】

様々な実施形態では、量子ビット結合構造１００の第３のトポロジの第１の共振器バス１０２ａ（例えば、図７に図示）は、λ／２共振器であり得る。本明細書で説明される様々な実施形態によれば、零量子ビット－量子ビット結合周波数と第１の共振器バス１０２ａの共振周波数（例えば、λ／２共振器）との間の関係は、第１の共振器バス１０２ａに沿ったそれぞれの量子ビットの電気距離に依存し得る。更に、量子ビット結合構造１００の第３のトポロジの第２の共振器バス１０２ｂ（例えば、図７に図示）は、分岐部４０２に結合された（例えば超伝導接地接続）λ／４共振器であり得る。本明細書で説明される様々な実施形態によれば、第２の共振器バス１０２ｂおよび分岐部４０２のＬ１およびＬ２の長さは、量子ビット結合構造１００によって呈される複数の干渉する共振モードの確立に更に影響し得る。

【0044】

図８は、本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、量子ビット結合構造１００の図７に示す第３のトポロジを例証し得る例示的で非限定的な第３のマイクロ波回路８００の図である。本明細書で説明される他の実施形態で用いられる同様の要素の繰り返しの説明は、簡潔性のために省略される。様々な実施形態では、駆動ポート２０６は、例示的なマイクロ波回路８００の量子ビット結合構造１００にわたってＲＩＰゲートを駆動するために、第１の共振器バス１０２ａまたは第２の共振器バス１０２ｂあるいはその両方に結合され得る。

【0045】

図８に示すように、第１の共振器バス１０２ａは、１つまたは複数の第１の結合線２０１または第１のキャパシタ２０２あるいはその両方を介して第１の量子ビット１０４に結合することができ、第２の共振器バス１０２ｂは、１つまたは複数の第２の結合線２０３または第２のキャパシタ２０４あるいはその両方を介して第２の量子ビット１０６に結合することができる。第１の共振器バス１０２ａは、コプレーナ導波路（例えば、第３のコプレーナ導波路素子５１０）を有するλ／２共振器であり得る。第２の共振器バス１０２ｂは、超伝導接地接続に結合されたλ／４共振器であることが可能であり、または他のコプレーナ導波路（例えば、第２のコプレーナ導波路素子５０８）を含むことが可能であり、あるいはその両方が可能である。様々な実施形態では、第１の共振器バス１０２ａのコプレーナ導波路は、第２の共振器バス１０２ｂのコプレーナ導波路より大きな長さを有してもよい（本明細書で説明される様々な実施形態によれば、例えば、第１の共振器バス１０２ａの第３のコプレーナ導波路素子５１０は、第２の共振器バス１０２ｂの第２のコプレーナ導波路素子５０８の長さＬ２よりも大きい長さＬ３を有してもよい）。例えば、第１の共振器バス１０２ａは、１０ｍｍの長さを有するコプレーナ導波路を含んでもよく、第２の共振器バス１０２ｂは、４．５ｍｍの長さを有するコプレーナ導波路を含んでもよい。

【0046】

図９は、本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、量子ビット結合構造１００の例示的で非限定的な第４のトポロジの図である。本明細書で説明される他の実施形態で用いられる同様の要素の繰り返しの説明は、簡潔性のために省略される。１つまたは複数の実施形態では、量子ビット結合構造１００は、共振器バス１０２に結合された結合スタブ９０２を含み得る。

【0047】

図９に示すように、共振器バス１０２は、共振器バス１０２の第１のセグメントと、共振器バス１０２の第２のセグメントとを画定し得る第４のキャパシタ９０４を含み得る。第１のセグメントは、第１の量子ビット１０４と第４のキャパシタ９０４との間に配置された共振器バス１０２の一部分を備え得る。例えば、第１のセグメントは、第１の量子ビット１０４に容量結合されて、第４のキャパシタ９０４まで延在し得る。第２のセグメントは、第２の量子ビット１０６と第４のキャパシタ９０４との間に配置された共振器バス１０２の一部分を備え得る。例えば、第２のセグメントは、第２の量子ビット１０６に容量結合されて、第４のキャパシタ９０４まで延在し得る。様々な実施形態では、共振器バス１０２は、λ／４共振器であってもよい。

【0048】

結合スタブ９０２は、共振器バス１０２の第１のセグメントおよび第２のセグメントに結合され得る。様々な実施形態では、結合スタブ９０２は、λ／４共振器であってもよい。更に、１つまたは複数の実施形態では、結合スタブ９０２は、短絡回路であってもよい（例えば、図１０の短絡接続９０６によって示される通り）。１つまたは複数の実施形態では、結合スタブ９０２は、超伝導接地接続であってもよい。

【0049】

図１０は、本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、量子ビット結合構造１００の図９に示す第４のトポロジを例証し得る例示的で非限定的第４のマイクロ波回路１０００の図である。本明細書で説明される他の実施形態で用いられる同様の要素の繰り返しの説明は、簡潔性のために省略される。図１０に示すように、第１の量子ビット１０４は、第１の結合線２０１または第１のキャパシタ２０２あるいはその両方を介して共振器バス１０２（例えば、λ／４共振器）に結合され得る。更に、第２の量子ビット１０６は、第２の結合線２０３または第２のキャパシタ２０４あるいはその両方を介して共振器バス１０２（例えば、λ／４共振器）に結合され得る。加えて、本明細書における様々な実施形態で説明されるように、例示的な第２のマイクロ波回路５００は、駆動ポート２０６を含み得る。

【0050】

更に、第４のキャパシタ９０４は、第１のキャパシタ２０２と第２のキャパシタ２０４との間で共振器バス１０２に沿って配置されてもよく、それにより共振器バス１０２の第１のセグメント（例えば、第１の量子ビット１０４に結合される）と、共振器バス１０２の第２のセグメント（例えば、第２の量子ビット１０６に結合される）とを画定する。共振器バス１０２の第１のセグメントは第１のコプレーナ導波路素子５０６を含んでもよく、共振器バス１０２の第２のセグメントは第２のコプレーナ導波路素子５０８を含んでもよい。本明細書で説明される様々な実施形態では、第１のセグメントの第１のコプレーナ導波路素子５０６および第２のセグメントの第２のコプレーナ導波路素子５０８は、同じ長さＬ１を有し得る。

【0051】

様々な実施形態では、結合スタブ９０２は、第１のセグメントに結合された第４のコプレーナ導波路素子１００２と、第２のセグメントに結合された第５のコプレーナ導波路素子１００４とを含み得る。更に、第４のコプレーナ導波路素子１００２または第５のコプレーナ導波路素子１００４あるいはその両方は、第３のコプレーナ導波路素子５１０（例えば、Ｌ２の異なる長さを有する）に結合され得る。加えて、第４のコプレーナ導波路素子１００２または第５のコプレーナ導波路素子１００４あるいはその両方は、同じ長さ（「Ｌ３」）を有し得る。１つまたは複数の実施形態では、Ｌ３は、Ｌ１およびＬ２よりも大きくてもよい。例えば、コプレーナ導波路の長さは、Ｌ３＞Ｌ１＞Ｌ２として特徴付けられ得る。

【0052】

図１１は、本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態による、図９のトポロジまたは図１０の第４のマイクロ波回路１０００あるいはその両方で例証された量子ビット結合構造１００がどのように複数の干渉共振モードを得られるかを示し得る例示的で非限定的なグラフ１１００の図である。本明細書で説明される他の実施形態で用いられる同様の要素の繰り返しの説明は、簡潔性のために省略される。

【0053】

本明細書で説明されるように、図９および図１０で例証されている第４の量子ビット結合構造１００のトポロジは、ジェネレイト・マルチモード共振器を得られる。例えば、量子ビット結合構造１００は、共振器バス１０２または結合スタブ９０２あるいはその両方を介して複数の結合経路を有し得る。更に、結合経路の各々は、互いに干渉し得る共振モードを呈し得る。例えば、図９～図１０に示す量子ビット結合構造１００の偶数および奇数の共振モード（例えば、デジェネレイト・マルチモード共振器）は、第４のキャパシタ９０４を介する第１の量子ビット１０４と第２の量子ビット１０６との間の結合相互作用をほぼ打ち消すように加算し得る。更に、短絡結合スタブ９０２は、（例えば、第３のコプレーナ導波路素子５１０、第４のコプレーナ導波路素子１００２、および／または第４のコプレーナ導波路素子１００４、あるいはその組合せを介して）量子ビット結合構造１００の偶数共振モードが奇数共振モードとは異なる形状を有するようにすることができ、それにより量子ビット周波数での零量子ビット－量子ビット結合を実現する。

【0054】

例えば、グラフ１１００は、例示的な第４のマイクロ波回路１０００の特徴を示す。線１１０２はＪ値の特徴を示すことができ、線１１０４はＺＺ値の特徴を示すことができる。グラフ１１００に示すように、量子ビット結合構造１００は、約３００メガヘルツ（ＭＨｚ）によって分割される、約６．２ＧＨｚおよび６．５ＧＨｚで２つのデジェネレイト共振モードを呈する。また、グラフ１１００に示すように、例示的な第４のマイクロ波回路１０００のための零量子ビット－量子ビット結合周波数は、約４．５ＧＨｚで発生され得る。様々な実施形態では、ＺＺ値は、第１の量子ビット１０４と第２の量子ビット１０６との間の５０ＭＨｚデルタを仮定することによってＪ値から推論され得る。

【0055】

また、「または」という語は、排他的な「または」ではなく包括的な「または」を意味することが意図される。すなわち、特段の記載がない限り、または文脈から明らかでない限り、「ＸがＡまたはＢを用いる」は、自然な包括的順列のいずれかを意味することが意図される。すなわち、ＸがＡを用いる；ＸがＢを用いる；またはＸがＡおよびＢの両方を用いる場合、「ＸはＡまたはＢを用いる」が前述した例のいずれかの下で満たされる。更に、単数形が指定された特段の記載がない限り、またはそのような文脈から明らかでない限り、本明細書と添付図面で使用される場合の「ａ」および「ａｎ」という冠詞は、概して「１つまたは複数」を意味すると解釈されるべきである。本明細書で使用される場合、「例」または「例示的」という用語あるいはその両方の用語は、「例、事例、または説明の役割を果たす」ことを意味するために利用される。不確かさを回避するため、本明細書で開示される主題は、そのような例によって限定されない。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で説明されるあらゆる態様または設計は、他の態様もしくは設計よりも好ましいまたは有益であるとは必ずしも解釈されるべきではなく、当業者に知られている等価の例示的な構造および技術を排除することが意味されていない。

【0056】

当然ながら、本開示を説明する目的で構成要素、製品、または方法、あるいはそのあらゆる考えられる組合せを説明することは可能ではないが、当業者は、本開示の多くの更なる組合せおよび置き換えが可能であることを認識し得る。更に、「備える」という語は、請求項における転換語として用いられるときに解釈されるため、「含む」、「有する」、「所有する」などの語が詳細な説明、請求項、付記、および図面で使用される程度に、そのような用語は、「備える」という用語と同様に包括的であることが意図される。様々な実施形態の説明が例示目的で提供されたが、網羅的である、または開示された実施形態に限定されることは意図されない。多くの修正および変形は、説明された実施形態の範囲および思想から逸脱しない範囲で、当業者にとって明らかであろう。実施形態の原理、市場に存在する技術の実用化または技術的改良を最も良く説明するため、または本開示が他の当業者が本明細書で開示される実施形態を理解できるようにするために、本明細書で使用される用語は選ばれた。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【国際調査報告】