(57)【要約】量子電気デバイス１２を冷却する回路アセンブリ１０、回路アセンブリ１０の使用、量子電気デバイス１２を冷却するシステム及び方法が提供される。回路アセンブリ１０は、冷却されるべき量子電気デバイス１２と、量子電気デバイス１２に電気的に接続される少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合１３と、少なくとも１つのＮＩＳトンネル接合１３に駆動電圧ＶＱＣＲを供給する少なくとも１つの超電導リード線１４と、を備える。量子電気デバイス１２は、電圧ＶＱＣＲが少なくとも１つのＮＩＳトンネル接合１３に供給される場合に冷却され、電圧ＶＱＣＲは電圧ＮΔ／ｅ以下であり、Ｎ＝１又はＮ＝２であり、Ｎは電圧を発生させる手段と電気的に直列に結合されるＮＩＳトンネル接合の数であり、Δは超伝導体の状態密度におけるエネルギーギャップであり、且つｅは素電荷である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
量子電気デバイスを冷却する回路アセンブリ（１０）であって、前記回路アセンブリ（１０）は冷却されるべき量子電気デバイス（１２）を備え、前記回路アセンブリ（１０）は、
前記量子電気デバイス（１２）に電気的に接続される少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合（１３）と、
前記少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合（１３）に駆動電圧ＶＱＣＲを供給する、前記少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合（１３）に電気的に接続される少なくとも１つの超伝導リード線（１４）と、を更に備え、
前記量子電気デバイスの２つのエネルギー状態間のエネルギー差ｈω０／（２π）は、ｈ（０．３〜３００ＧＨｚ）の範囲内にあり、ここで、ｈはプランク定数であり、
前記量子電気デバイスの実効容量Ｃは、Ｃ＝π／（ρＲＫω０）で与えられ、ここで、ＲＫはｖｏｎ  Ｋｌｉｔｚｉｎｇ定数であり、ρは、単一電子トンネリング事象の過程における光子捕獲事象のゼロ温度確率であり、０．００００１〜０．１の範囲内にある、ことを特徴とする回路アセンブリ（１０）。
【請求項２】
前記少なくとも１つのＮＩＳトンネル接合のトンネリング抵抗ＲＴは、実質的に１０ｋΩ〜１００ＭΩの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の回路アセンブリ。
【請求項３】
前記回路アセンブリは、互いに電気的に直列に結合され、且つ少なくとも１つの超伝導体リード線に電気的に結合される２つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合と、前記２つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合間に電気的に結合される前記量子電気デバイスと、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の回路アセンブリ。
【請求項４】
前記回路アセンブリは、前記量子電気デバイスと少なくとも１つの超電導リード線との間に互いに電気的に並列に結合される２つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の回路アセンブリ。
【請求項５】
前記回路アセンブリは、前記少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合と前記量子電気デバイスとの間に電気的に直列に結合される少なくとも１つのリソグラフィによって製造される交互嵌合型のキャパシタを更に備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の回路アセンブリ。
【請求項６】
前記回路アセンブリは、誘電体層によって分離される２つの超伝導膜を備える少なくとも１つの層を備える少なくとも１つのリソグラフィによって製造される薄膜平行平板キャパシタであって、前記薄膜平行平板キャパシタは前記少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合と前記量子電気デバイスとの間に電気的に直列に結合される、少なくとも１つのリソグラフィによって製造される薄膜平行平板キャパシタを更に備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の回路アセンブリ。
【請求項７】
前記回路アセンブリは、前記少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合とアースとの間に電気的に直列に結合される、少なくとも１つのリソグラフィによって製造される交互嵌合型のキャパシタを更に備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の回路アセンブリ。
【請求項８】
前記回路アセンブリは、少なくとも１つの層を備える少なくとも１つのリソグラフィによって製造される薄膜平行板キャパシタであって、前記層は誘電体層によって分離される２つの超伝導膜を備え、前記薄膜平行平板キャパシタは前記少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合とアースとの間に電気的に直列に結合される、少なくとも１つのリソグラフィによって製造される薄膜平行板キャパシタを更に備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の回路アセンブリ。
【請求項９】
前記回路アセンブリ（４０）は、前記少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合（４３、４４）と前記量子電気デバイス（４２）との間に電気的に直列に結合される、少なくとも１つのリソグラフィによって作られる抵抗器（４７）を更に備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の回路アセンブリ。
【請求項１０】
前記回路アセンブリは、超電導ワイヤを備え、且つ駆動電圧ＶＱＣＲを供給する前記少なくとも１つの超電導リード線（５４）と前記少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合との間に電気的に直列に結合される少なくとも１つのコイル（５６）を更に備えることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の回路アセンブリ（５０）。
【請求項１１】
前記駆動電圧ＶＱＣＲは交流電圧であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の回路アセンブリ。
【請求項１２】
量子電気デバイスを冷却するシステムであって、前記システム（２０）は、
回路アセンブリ（２１）であって、前記回路アセンブリは、
冷却されるべき量子電気デバイス（２２）、
前記量子電気デバイス（２２）に電気的に接続される少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合（２３）、
前記少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合（２３）に駆動電圧ＶＱＣＲを供給する、前記少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合（２３）に電気的に接続される少なくとも１つの超伝導リード線（２４）、を備える回路アセンブリ（２１）と、
前記駆動電圧ＶＱＣＲを発生させる手段（２５）と、を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
量子電気デバイスを冷却する方法であって、前記方法は、
冷却されるべき前記量子電気デバイスに電気的に接続される少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合に駆動電圧ＶＱＣＲを供給するステップであって、
前記電圧ＶＱＣＲは電圧ＮΔ／ｅ以下であり、ここで、
Ｎ＝１又はＮ＝２であり、Ｎは前記電圧を発生させる手段と電気的に直列に結合されるＮＩＳトンネル接合の数であり、
Δは前記超伝導体の状態密度におけるギャップであり、且つ
ｅは素電化である、ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
冷却されるべき前記量子電気デバイスの２つのエネルギー状態間のエネルギー差ｈω０／（２π）はｈ（０．３〜３００ＧＨｚ）の範囲にあり、ここで、ｈはプランク定数であり、冷却されるべき前記量子電気デバイスの実効容量Ｃは、Ｃ＝π／（ρＲＫω０）で与えられ、ＲＫはｖｏｎ  Ｋｌｉｔｚｉｎｇ定数であり、ρは、単一電子トンネリング事象の過程における光子捕獲事象のゼロ温度確率であり、０．００００１〜０．１の範囲内にある、ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記方法は、
前記量子電気デバイスの目標温度を決定するステップ、
電流ＩｔｈをＮＩＳトンネル接合に供給するステップ、
前記ＮＩＳトンネル接合間の電圧Ｖｔｈを得るステップ、
前記得られた電圧Ｖｔｈに基づいて前記常伝導金属の電子温度を決定するステップ、
前記量子電気デバイスの前記目標温度が達成される場合、前記電圧ＶＱＣＲをゼロに設定するステップ、を更に含むことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記電圧ＶＱＣＲは交流電圧であることを特徴とする請求項１３から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
量子アニーラを冷却する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の回路アセンブリの使用。
【請求項１８】
量子アニーラを冷却する、請求項１２に記載のシステムの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子コンピューティング及び量子技術の分野に関し、より詳細には、量子電気デバイスを冷却するデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
量子技術及び量子コンピューティングは、多くの研究がなされてきたが、多くの課題を包含している分野を構成する。２つの異なる種類の量子コンピューティングのパラダイムがある。ゲートベースのパラダイムは、古典的なＳｉベースのコンピューティングロジックに類似するＡＮＤ、ＯＲ、ＮＯＴなどの論理ゲートを形成する量子ビット、キュービット、からなる。もう一つのパラダイムは、しばしば最適化問題に使用される断熱量子コンピューティングである。それは、量子アニーリング、すなわち駆動及び放散、に基づく。断熱量子コンピューティングでは、量子断熱進化及び同調不能な放散源に依存する。
【０００３】
従来技術では、量子デバイスは、高い自然温度及びそれらの初期化の長い時間に悩まされている。例えば、量子コンピュータでは、量子ビット、キュービット、の初期化が問題である。
【０００４】
ゲートベースのパラダイムにおける以前に実証されたキュービット初期化スキームは、サイドバンド冷却、シシフォス冷却、パーセル効果、及びレジスタのゼロ設定を含み、これらの全てはキュービットエネルギー分裂が同調されることを必要とする。このような同調は、例えば、キュービット周波数の大きな同調の要件が各キュービット対して広周波数帯域を確保し、且つスケーラビリティを与えることは周波数の混み合いにより困難な作業であるので、多くの場合望ましくない。周波数同調性はまた、同調パラメータにおける低周波ノイズから生じる追加の離調を提供することができ、これは、磁束不感応点で動作することによって大幅に補償されることができる。
【０００５】
キュービットの初期化は、測定及び古典的なフィードバックによって実行されることもできる。しかしながら、このようなフィードバックにおける忠実度は、測定及びゲート忠実度によって制限され、それは、完璧な初期化と比較してフォールトトレラントコンピューティング用のそれらの閾値を明らかに増加させる。更に、能動的フィードバックは過剰なリソースを必要とする。
【０００６】
一般に、従来技術の主な問題は、これまで、量子共振器などの量子デバイスを効率的に冷却することが可能ではなかったことである。
【０００７】
言い換えれば、電気量子デバイスを、微小寸法の構成要素を利用することによりそれらの性能を可能にするか又は向上させるために、効率的に冷却又は冷凍する方法に対する基本的な要求が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、効率的な初期化によって放射線検出器及び量子コンピュータなどの量子技術デバイスの性能を可能にするか又は向上させることができるデバイス、システム、及び方法を提供することである。これは、量子デバイスに対しての原位置同調可能な放散環境の制御によって実現される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による回路アセンブリ、システム、方法、及び使用は、特許請求の範囲に提示されているものによって特徴付けられる。
【００１０】
本発明は、冷却されるべき量子電気デバイスを備える量子電気デバイスを冷却する回路アセンブリを導入する。特徴的な機能として、回路アセンブリは、量子電気デバイスに電気的に接続される少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ：normal-metal-insulator-superconductor）トンネル接合と、前記少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合に駆動電圧ＶＱＣＲを供給する、少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合に電気的に接続される少なくとも１つの超伝導リード線とを更に備え、量子電気デバイスの２つのエネルギー状態間のエネルギー差ｈω０／（２π）は、ｈ（０．３〜３００ＧＨｚ）の範囲内にあり、ここで、ｈはプランク定数であり、量子電気デバイスの実効容量Ｃは実質的に近似式：Ｃ＝π／（ρＲＫω０）に従い、ここで、ＲＫはｖｏｎ  Ｋｌｉｔｚｉｎｇ定数であり、ρは、単一電子トンネリング事象の過程における光子捕獲事象のゼロ温度確率であり、０．００００１〜０．１の範囲内にある。駆動電圧ＶＱＣＲは、直流又は交流電圧のいずれかとすることができる。
【００１１】
本発明の１つの実施形態では、少なくとも１つのＮＩＳトンネル接合のトンネリング抵抗ＲＴは、実質的に１０ｋΩ〜１００ＭΩの範囲内にある。
【００１２】
本発明の１つの実施形態では、回路アセンブリは、互いに電気的に直列に結合され、且つ少なくとも１つの超電導リード線に電気的に結合される２つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合と、前記２つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合間に電気的に結合される量子電気デバイスと、を更に備える。
【００１３】
本発明の１つの実施形態では、回路アセンブリは、量子電気デバイスと少なくとも１つの超電導リード線との間に互いに電気的に並列に結合される２つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合を更に備える。
【００１４】
本発明の１つの実施形態では、回路アセンブリは、少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合と量子電気デバイスとの間に電気的に直列に結合される少なくとも１つのリソグラフィによって製造される交互嵌合型の（interdigitated）キャパシタを更に備える。
【００１５】
本発明の１つの実施形態では、回路アセンブリは、誘電体層によって分離される２つの超伝導膜を備える少なくとも１つの層を備える、少なくとも１つのリソグラフィによって製造される薄膜平行板キャパシタを更に備え、前記薄膜平行板キャパシタは、少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合と量子電気デバイスとの間に電気的に直列に結合される。
【００１６】
本発明の１つの実施形態では、回路アセンブリは、少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合とアースとの間に電気的に直列に結合される少なくとも１つのリソグラフィによって製造される交互嵌合型のキャパシタを更に備える。
【００１７】
本発明の１つの実施形態では、回路アセンブリは、少なくとも１つの層を備える少なくとも１つのリソグラフィによって製造される薄膜平行板キャパシタを更に備え、前記層は誘電体層によって分離される２つの超伝導膜を備え、前記薄膜平行板キャパシタは、少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合とアースとの間に電気的に直列に結合される。
【００１８】
本発明の１つの実施形態では、回路アセンブリは、少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合と量子電気デバイスとの間に電気的に直列に結合される少なくとも１つのリソグラフィによって作られる抵抗器を更に備える。
【００１９】
本発明の１つの実施形態では、回路アセンブリは、超伝導ワイヤを備え、且つ駆動電圧ＶＱＣＲを供給する少なくとも１つの接点要素と少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合との間に電気的に直列に結合される少なくとも１つのコイルを更に備える。
【００２０】
本発明の１つの実施形態では、駆動電圧ＶＱＣＲは交流電圧である。ＶＱＣＲが交流電圧である場合、それは、直接的に又は前記交流電圧が超伝導共振器を最初に通過するように、のいずれかで、少なくとも１つのＮＩＳトンネル接合に供給されることができる。典型的には、供給された交流電圧の周波数は、量子電気デバイスによって放射されるエネルギーパケット（光子）の周波数の少なくとも数分の１より小さい必要がある。
【００２１】
本発明の１つの実施形態では、量子電気デバイスは、量子共振器、キューディット、光検出器のうちの少なくとも１つを備える。更に、量子電気デバイスは、少なくとも１つの量子共振器、キューディット、又は光検出器を備える少なくとも１つの回路を備えることができる。本発明の１つの実施形態では、量子電気デバイスは、１／４波長共振器、超伝導コプレーナ導波管（ＣＰＷ：ｃｏｐｌａｎａｒ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）共振器、量子アニーラのうちの少なくとも１つを備える。
【００２２】
本発明の第２の態様によれば、本発明の概念は量子電気デバイスを冷却するシステムを含む。本発明の特徴は、冷却されるべき量子電気デバイス、量子電気デバイスに電気的に接続される少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合、前記少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合用に駆動電圧ＶＱＣＲを供給する少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合に電気的に接続される少なくとも１つの超電導リード線、を備える回路アセンブリと、駆動電圧ＶＱＣＲを発生させる手段と、を含む。当業者にとって、駆動電圧ＶＱＣＲを発生させる手段は、少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合に所望の駆動電圧ＶＱＣＲを提供するのに適した方法で、少なくとも１つの超電導リード線に電気的に接続されることは明らかである。本発明によれば、駆動電圧ＶＱＣＲを発生させる前記手段は、直流電圧発生器（すなわち直流電源）又は交流圧発生器（すなわち交流電源）を備えることができること、すなわち、少なくとも１つのＮＩＳトンネル接合に供給されるＶＱＣＲは直流電圧又は交流電圧とすることができること、が留意されるべきである。
【００２３】
本発明の１つの実施形態において、量子電気デバイスを冷却するシステムは、冷却されるべき量子電気デバイス、量子電気デバイスに電気的に接続される第１及び第２の常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合、第１のＮＩＳトンネル接合に駆動電圧ＶＱＣＲを供給するために前記第１のＮＩＳトンネル接合に電気的に接続される第１の超伝導リード線、第２のＮＩＳトンネル接合に駆動電圧ＶＱＣＲを供給するために前記第２のＮＩＳトンネル接合に電気的に接続される第２の超伝導リード線、第１及び第２の超電導リード線に電気的に接続される駆動電圧ＶＱＣＲを発生させる手段、を備え、２つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合は互いに電気的に直列に結合され、量子電気デバイスは前記ＮＩＳトンネル接合間に結合される。
【００２４】
本発明の１つの実施形態では、量子電気デバイスを冷却するシステムは、互いに並列に、且つ量子電気デバイスに電気的に直列に結合される２つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合と、駆動電圧ＶＱＣＲを発生させる手段と、を更に備える。
【００２５】
本発明の１つの実施形態では、量子電気デバイスを冷却するシステムは、少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合と冷却されるべき量子電気デバイスとの間に電気的に直列に結合される少なくとも１つのリソグラフィによって製造される交互嵌合型のキャパシタを更に備える。
【００２６】
本発明の１つの実施形態では、量子電気デバイスを冷却するシステムは、誘電体層によって分離される２つの超伝導膜を備える少なくとも１つの層を備える少なくとも１つのリソグラフィによって製造される薄膜平行板キャパシタを更に備え、前記薄膜平行板キャパシタは、少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合と冷却されるべき量子電気デバイスとの間に電気的に直列に結合される。
【００２７】
本発明の１つの実施形態では、量子電気デバイスを冷却するシステムは、少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合とアースとの間に電気的に直列に結合される少なくとも１つのリソグラフィによって製造される交互嵌合型のキャパシタを更に備える。
【００２８】
本発明の１つの実施形態では、量子電気デバイスを冷却するシステムは、少なくとも１つの層を備える少なくとも１つのリソグラフィによって製造される薄膜平行板キャパシタを更に備え、前記層は誘電体層によって分離される２つの超伝導膜を備え、前記薄膜平行板キャパシタは、少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合とアースとの間に電気的に直列に結合される。
【００２９】
本発明の１つの実施形態では、量子電気デバイスを冷却するシステムは、少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合と冷却されるべき量子電気デバイスとの間に電気的に直列に結合される少なくとも１つのリソグラフィによって作られる抵抗器を更に備える。
【００３０】
本発明の１つの実施形態では、量子電気デバイスを冷却するシステムは、超伝導ワイヤを備え、且つ駆動電圧ＶＱＣＲを供給する少なくとも１つの超電導リード線と少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合との間に電気的に直列に結合される少なくとも１つのコイルを更に備える。
【００３１】
本発明の１つの実施形態では、駆動電圧ＶＱＣＲを発生させる手段は交流電圧発生器を備える。本発明の前記実施形態では、電圧ＶＱＣＲは交流電圧である。
【００３２】
本発明の１つの実施形態では、量子電気デバイスを冷却するシステムは、量子共振器、キューディット、光検出器のうちの少なくとも１つを備える量子電気デバイスを備える。更に、量子電気デバイスは、少なくとも１つの量子共振器、キューディット、又は光検出器を備える少なくとも１つの回路を備えることができる。更に、量子電気デバイスは、１／４波長共振器、超伝導コプレーナ導波管（ＣＰＷ）共振器、量子アニーラのうちの少なくとも１つを備えることができる。
【００３３】
本発明の第３の態様によれば、本発明の概念は量子電気デバイスを冷却する方法を含む。本発明の特徴は、少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合に駆動電圧ＶＱＣＲを供給するステップを含み、前記電圧ＶＱＣＲは電圧ＮΔ／ｅ以下であり、ここで、Ｎは電圧を発生させる手段と電気的に直列に結合されるＮＩＳトンネル接合の数であり、且つＮは１又は２であり、Δは超伝導体の状態密度でのギャップであり、且つｅは素電荷である。Δ／ｅ以下の駆動電圧ＶＱＣＲをＮＩＳ又はＳＩＮトンネル接合に、２Δ／ｅ以下のＶＱＣＲを駆動電圧ＶＱＣＲを発生させる手段と冷却されるべき量子電気デバイスとの間に電気的に直列に結合されるＳＩＮ−ＳＩＮ又はＳＩＮＩＳトンネル接合に供給するステップは、少なくとも１つのトンネル接合において常伝導金属から超伝導体への光子アシスト単一電子トンネリングを開始し、前記少なくとも１つのトンネル接合に電気的に接続される量子電気デバイスを冷却する。
【００３４】
本発明の１つの実施形態では、冷却されるべき量子電気デバイスの２つのエネルギー状態間のエネルギー差ｈω０／（２π）は、ｈ（０．３〜３００ＧＨｚ）の範囲にあり、ここで、ｈはプランク定数であり、冷却されるべき量子電気デバイスの実効容量Ｃは、Ｃ＝π／（ρＲＫω０）で与えられ、ＲＫはｖｏｎ  Ｋｌｉｔｚｉｎｇ定数であり、ρは、単一電子トンネリング事象の過程における光子捕獲事象のゼロ温度確率であり、０．００００１〜０．１の範囲内にある。
【００３５】
本発明の１つの実施形態では、電圧ＶＱＣＲは電圧ＮΔ／ｅ−Ｅ／ｅ以下であり、Ｅは量子電気デバイスによって放射される特定の量子エネルギーである。
【００３６】
本発明の１つの実施形態では、方法は、
−  量子電気デバイスの目標温度を決定するステップ、
−  電流ＩｔｈをＮＩＳトンネル接合に供給するステップ、
−  前記ＮＩＳトンネル接合間の電圧Ｖｔｈを得るステップ、
−  得られた電圧Ｖｔｈに基づいて、常伝導金属の電子温度を決定するステップ、
−  量子電気デバイスの目標温度に達している場合、電圧ＶＱＣＲをゼロに設定するステップ、を更に備える。
【００３７】
本発明の１つの実施形態では、常伝導金属から超伝導体への光子アシスト単一電子トンネリングを開始するために、少なくとも１つのＮＩＳトンネル接合に供給される電圧ＶＱＣＲは交流電圧である。
【００３８】
本発明によれば、回路アセンブリは量子アニーラを冷却するために使用される。
【００３９】
本発明によれば、システムは量子アニーラを冷却するために使用される。
【００４０】
量子電気デバイスを冷却する斬新な回路アセンブリ、量子電気デバイスを冷却するシステム、及び量子電気デバイスを冷却する方法が導入される。更に、量子アニーラを冷却する回路アセンブリ及びシステムの斬新な使用が導入される。本発明による回路アセンブリの顕著な利点は、例えば、回路アセンブリの寸法は約１マイクロメートルである、というサイズである。回路アセンブリの典型的なサイズは、４２００ｎｍ×２５０ｎｍ×２０ｎｍである。本発明による回路アセンブリは多用途でもあり、冷却されるべきデバイスとはほとんど独立しており、ほぼ全てのタイプの量子デバイスが少なくとも１つのＮＩＳトンネル接合を備える記述された回路アセンブリで冷却されることができることを意味する。それは動作するために極めて小さい電流を必要とし、従って電気量子回路と好都合に一体化されることができる。本発明による回路アセンブリは、その駆動電圧ＶＱＣＲを使用することによってオン及びオフに切り替えられることができる。
【００４１】
本発明による回路アセンブリは、低温設定に適合するほとんど全ての電子構成要素と一体化されることができる非常に多用途のデバイスである。例えば、回路アセンブリは、量子コンピュータ又は量子アニーラの量子レジスタ内のキュービットを初期化することに使用されることができる。原理的には、如何なる量子デバイスも、初期化又は量子回路冷凍機から生じる制御された放散量から利益を得る。更に、回路アセンブリは、微視的及び巨視的スケールの古典的な電気構成要素が任意の他の熱浴に弱く結合されている限り、前記構成要素を冷却するために使用されることもでき、それらの熱コンダクタンスは、典型的には熱コンダクタンス量子ｇ０、すなわち約９４６ｆＷ／Ｋ２に温度を乗じたもの、であることを意味する。実際には、冷却されるべき構成要素は非常に低い熱質量を有している必要があり、典型的には、それらの熱容量は約１０−２０Ｊ／Ｋと１０−１５Ｊ／Ｋとの間にある。
【００４２】
本発明による回路アセンブリは、量子電気デバイスからの励起を吸収して、それを約半分の回路アセンブリの電子温度にする。回路アセンブリで得られることができる最低温度は、常伝導金属の半分の電子温度である。従って、チェーン内のＮＩＳトンネル接合が次のＮＩＳトンネル接合の常伝導金属アイランドを冷却するように、幾つかの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合を線型チェーンでカスケード接続すること（すなわち、駆動電圧ＶＱＣＲを発生させる手段とＮＩＳトンネル接合を電気的に直列に結合すること）が可能である。この配置では、チェーンの第１の端に位置するＮＩＳトンネル接合は、駆動電圧ＶＱＣＲを発生させる手段に電気的に接続され、チェーンの第２の端に位置するＮＩＳトンネル接合は、量子電気デバイスに電気的に接続される。そのようなカスケードの最終結果は量子デバイスのより低い最終温度である。より大きい冷却能力が必要とされる場合、幾つかの量子回路冷凍機が並列に動作されることができるであろう。
【００４３】
上に記述された本発明の実施形態は、任意の互いの組み合わせで使用されることができる。実施形態の幾つかは、本発明の更なる実施形態を形成するために互いに組み合わされることができる。本発明が関係する製品、方法、又は使用は、上に記述された本発明の実施形態の少なくとも１つを備えることができる。
【００４４】
本発明の更なる理解を提供するために含まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示し、記述と共に本発明の原理を説明する助けとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による回路アセンブリの構造を示す。
【図２】本発明による量子電気デバイスを冷却するシステムを示す。
【図３】本発明の別の実施形態による回路アセンブリの構造を示す。
【図４】本発明の別の実施形態による回路アセンブリの構造を示す。
【図５】本発明の別の実施形態による回路アセンブリの構造を示す。
【図６】本発明の別の実施形態による回路アセンブリの構造を示す。
【図７】図７ａ、７ｂ及び７ｃは、回路アセンブリの構造を示し、本発明の実施形態のＮＩＳトンネル接合の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）画像を示す。
【図８】駆動電圧ＶＱＣＲの関数として、本発明による回路アセンブリの電子温度の変化、ΔＴＱＣＲ、及びプローブ抵抗器の電子温度の変化、ΔＴｐｒｏｂｅ、を示す。
【図９】本発明の１つの実施形態による量子電気デバイスを冷却するシステムを示す。
【図１０】本発明の１つの実施形態による回路アセンブリにおける光子アシスト単一電子トンネリング事象の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
本発明は、高い自然温度（典型的には１００ｍＫより高い）及びそれらの初期化のための長い時間（典型的にはマイクロ秒より長い）に悩まされている量子電気デバイスに関する。量子共振器などの量子電気デバイスを冷却する適切なデバイス又は方法は提供されてこなかった。本明細書では、量子電気デバイスは、その機能的動作が個々の準位よりも遥かに優れた精度でその個別の量子力学的エネルギースペクトルを制御可能に利用するデバイスを意味する。この定義は、例えば、個々の量子準位の寿命ｔが動作時間及び準位分裂と比較して長くなければならないことを意味する。従って、例えば、連続的なエネルギースペクトルを有する超伝導伝送線又は導波管あるいは抵抗器は、量子電気デバイスではない。
【００４７】
本発明において、或る電圧が、量子電気デバイスに電気的に接続（すなわち、ガルバニック、キャパシティブ又は誘導接続）される（又は、結合される）少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合に供給される場合、ＮＩＳトンネル接合において常伝導金属から超伝導体への光子アシスト単一電子トンネリングが開始されることが発見された。前記単一電子トンネリングは、量子電気デバイスによって放射されるエネルギーパケット（光子）の形態で吸収されるエネルギーを必要とする。光子放射は量子電気デバイスをより低いエネルギー状態に減衰させる。より低いエネルギー状態への減衰は量子電気デバイスを冷却する。
【００４８】
本発明では、ＮＩＳトンネル接合を通る光子アシスト単一電子トンネリングは、接合の電磁環境から生じる電圧変動を考慮して、フェルミの黄金律を用いて記述されることができる。環境として働く並列ＬＣ発振器（典型的量子電気デバイス）に対するゼロ温度限界において、ＮＩＳトンネル接合を通る単一電子トンネリングの過程でエネルギーＥを吸収する環境に対する確率密度は、
【数１】
2019505989.tif 000003
であり、ここで、ω０は量子電気デバイスの２つのエネルギー状態間のエネルギー差であり、係数ｑｋは、単一電子トンネリングの過程において発振器（量子電気デバイス）にｋ量子エネルギーを放射する確率に等しい。ｑ１＝ρ、従って、ｑ１を見つけることができれば、実効容量も知ることに留意されたい。パラメータρは、単一電子トンネリング事象の過程における光子捕獲事象のゼロ温度確率であり、
【数２】
2019505989.tif 000004
ここで、ＲＫはｖｏｎ  Ｋｌｉｔｚｉｎｇ定数であり、Ｃは発振器の容量である。
【００４９】
本発明による量子電気デバイスを冷却する回路アセンブリ及びシステムに対して、ρは０．００００１〜０．１の範囲にある。この範囲では、量子電気デバイスとの熱交換が起こらない弾性トンネリング事象（ｋ＝０）が確率の首位を占め、単一光子吸収事象（ｋ＝１）が２光子事象（ｋ＝２）の首位を占める。一般的な量子電気デバイスに対して、ｈω０／（２π）は冷凍の遷移のエネルギー差であり、Ｃは式（２）によって定義される実効容量である。実効容量は遷移毎に異なる可能性があり、禁制遷移に対して、すなわち、ＮＩＳ接合間の電荷シフト演算子のマトリックス要素がフェルミ黄金計算で消滅する場合に、無限大になることに留意されたい。
【００５０】
ρが大きすぎる場合、多すぎる望ましくない光子アシストトンネリング事象に至るであろうし、ρが小さすぎる場合、量子電気デバイスを冷却する回路アセンブリの冷却力を、実用には小さすぎるように低減させるであろう。
【００５１】
トンネル接合に可能な限り強く結合されるコプレーナ導波管共振器の場合、例えば、実効容量は、共振器長Ｌ及び単位長さ当たりの共振器容量Ｃ１に依存し、Ｃ＝ＬＣ１／２。この条件は、共振周波数とＮＩＳ接合における電圧とをマッチングさせることによりＣＰＷ共振器の基本モードを単一のＬＣ発振器にマッピングすることから生じる。電圧整合条件は、光子アシストトンネリングが量子デバイスの電圧ダイナミクスによって誘導されるので、重要である。
【００５２】
超伝導トランスモンキュービットなどの有用な量子デバイスの大きなスペクトルは、わずかに非線形であり、ＣＰＷ共振器に対してと同じ方法でマッピングを進めることは明らかである。Ｅ０１を量子状態｜０＞から量子状態｜１＞への遷移のエネルギーギャップとし、Ｖｏｐをトンネル接合間の誘導電圧を表す量子デバイスの電圧演算子とする。従って、Ｅ０１＝ｈω０／（２π）＝ｈ／（２π（ＬＣ）１／２）及びＶｏｐ１０＝Ｖ０＝（ｈω０／（４πＣ））１／２となるようにＣ及びＬを選択する必要があり、ここで、Ｖｏｐ１０＝＜１｜Ｖｏｐ｜０＞であり、Ｖ０はＬＣ発振器内の単一光子の電圧振幅である。
【００５３】
非常に非線形である可能性がある一般的な量子デバイスの場合、その性質はもはや２つの最低エネルギー状態のみによって特徴づけられない。しかしながら、上記の方法で状態｜０＞と｜１＞を置き換えることによって、有用な近似が得られる。また、量子デバイスは低温で動作し、典型的には、２つの最低エネルギー状態のみがそれらの冷凍では考慮される必要があることに留意されたい。この場合、ハミルトニアンの切り捨ては、単純なＬＣ発振器への上述のマッピングを可能にする。
【００５４】
実効容量は、ｈω０／（２π）が一般的な量子電気デバイスのエネルギー分裂に一致し、且つ単一励起によって誘導される電圧が、一般的な量子電気デバイスによってトンネル接合間に誘導される電圧と一致するＬＣ発振器の容量とみなされることができる。
【００５５】
式（２）は、ρの動作範囲０．００００１〜０．１を理解する方法を提供する。ρが１に近い場合、我々は多光子プロセスがほんの弱く抑制されることを観察する。従って、望ましくない光子アシストトンネリングは、低駆動電圧で頻繁に起こりすぎ、その動作中に量子電気デバイスのコヒーレンスを破壊する可能性がある。更に、大きなρは、ＮＩＳ（又はＳＩＮ）接合が量子電気デバイスに強く結合されるようになり、それはトンネル接合の常伝導金属部分を流れる電流に関連する抵抗損失を増加させることも意味する。他方、式（１）から、所望の単一光子吸収はρに線形に比例することが観察され、これは、量子電気デバイスをリセットするのに要する時間がρに正比例することを意味する。接合のトンネリング抵抗がｖｏｎ  Ｋｌｉｔｚｉｎｇ定数ＲＫよりも大きく、電圧降下がギャップ電圧Δ／ｅよりも小さくなければならないという要件によって、リセット時定数の下限ｅＲＫ／（ρΔ／ｅ）を得ることができる。システムを正確にリセットするために５つの時定数が必要であると仮定すると、ρ＝０．００００１はリセット時間に対する下限を１マイクロ秒にする。超伝導量子ビットにおける所望のリセット時間は約１マイクロ秒以下である。
【００５６】
順方向での電子のトンネリングレートは、
【数３】
2019505989.tif 000005
である。レートは、放射、吸収、及び弾性トンネリングの様々なプロセスからの寄与の合計として更に表されことができ、
【数４】
2019505989.tif 000006
ここで、ＲＴはＮＩＳトンネル接合のトンネリング（すなわちトンネル）抵抗である。トンネル抵抗の一般的な概念は当業者に知られており、従って詳細な論考又は説明は必要ではない。実際には、ＲＴは約１０ｋΩ超とすべきであり、そうでない場合、複数の電子が、単一電子トンネリングの代わりにＮＩＳ接合を同時にトンネリングするであろう。他方、ＲＴが約１００ＭΩを超える場合、トンネリングレートは遅すぎて量子電気デバイスの冷却に使用されることができないであろう。
【００５７】
式（３）におけるフェルミディラック分布は、
【数５】
2019505989.tif 000007
で与えられ、ここで、ｋＢはボルツマン定数であり、Ｔは常伝導金属（ｆＮの場合）又は超伝導体（ｆＳの場合）の温度である。超伝導体における状態の準粒子密度は、
【数６】
2019505989.tif 000008
によってパラメータ化されることができ、ここで、γＤはダインズパラメータであり、Δは超伝導体エネルギーギャップである。
【００５８】
完全性のために、光子アシストトンネリングによって一般的な量子デバイスに誘導される遷移レートを正確に推定する方法が以下で論じられる。これは、遷移レートに対する標準的なフェルミ黄金律を使用して、実行されることができ、
【数７】
2019505989.tif 000009
ここで、ｉ’とｆ’は、量子デバイスの大きな積空間及び電子の微視的な励起における（エネルギーＥｉ’及びＥｆ’を有する）初期及び最終量子状態を表す。プライム記号は、プライム記号のない量子デバイスのみとは対照的に、この積空間を表す。上では、ＨＴは標準トンネリングハミルトニアンである。この単純な計算は、一般的な量子デバイスの状態｜ｍ＞及び｜ｎ＞間の遷移レートをもたらし、
【数８】
2019505989.tif 000010
ここで、
【数９】
2019505989.tif 000011
及び
【数１０】
2019505989.tif 000012
【００５９】
上において、演算子
【数１１】
2019505989.tif 000013
は、１つの電子を常伝導金属から超伝導体に移動させ、演算子
【数１２】
2019505989.tif 000014
は、１つの電子を超伝導体から常伝導金属に移動させる。表記＜ｍ；ｋ｜は、常伝導金属アイランド上に（中性から超過した）ｋ個の電子が存在する場合に、量子デバイスのｍ番目の状態を意味する。トンネリングレート
【数１３】
2019505989.tif 000015
は、量子デバイス上のＮＩＳ接合の冷凍効果を一意的に記述し、それらは式（３）を用いてパラメータρ（及び実効容量）にマッピングされることができる。
【００６０】
本発明によれば、量子電気デバイスを冷却するために、駆動電圧が、少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合及び量子電気デバイスを備える回路アセンブリに供給される必要がある。前記少なくとも１つのＮＩＳトンネル接合に対する駆動電圧ＶＱＣＲは、少なくとも１つのＮＩＳトンネル接合に電気的に結合される少なくとも１つの超伝導リード線を介して供給される。少なくとも１つの超電導リード線は、ボンドワイヤを介して駆動電圧を発生させる手段に電気的に接続されることができる。ＮＩＳトンネル接合及び量子電気デバイスを備える同じチップ上に配置される電圧発生器を用いて駆動電圧を発生させることも可能である。駆動電圧ＶＱＣＲは、直流又は交流電圧のいずれかとすることができる。ここで、略号ＱＣＲは、量子回路冷凍機であり、本発明者らによって、本発明による量子電気デバイスを冷却する回路アセンブリ用に使用される名称である。
【００６１】
超伝導体としてのアルミニウムに対して、典型的な駆動電圧ＶＱＣＲは、回路アセンブリが駆動電圧を発生させる手段と量子電気デバイスとの間に電気的に直列に結合される唯一のＮＩＳトンネル接合を備える場合、約０．１ｍＶ〜０．３ｍＶ、好ましくは約０．２ｍＶである。回路アセンブリが互いに電気的に直列に結合される２つのＮＩＳトンネル接合を備える場合、駆動電圧ＶＱＣＲは典型的には約０．４ｍＶである。
【００６２】
駆動電圧ＶＱＣＲが、少なくとも１つの超電導リード線を介して外部発生器又は電源から回路アセンブリに供給された後、前記駆動電圧ＶＱＣＲは、少なくとも１つのＮＩＳトンネル接合に更に供給される。１つの超電導リード線は、少なくとも１つのＮＩＳトンネル接合にＶＱＣＲを供給するのに十分である。前記少なくとも１つの超電導リード線は超伝導体であり、金属蒸着を介してリソグラフィによって製造されることができる。本発明の１つの実施形態では、前記少なくとも１つの超電導リード線はアルミニウムから成る。
【００６３】
ＶＱＣＲ＝０ｍＶの場合、オームの法則に基づいて、抵抗損失による量子電気デバイスの個々の量子準位の寿命ｔを推定することができる。常伝導金属を通過して、量子電気デバイスの状態に関連する電流Ｉが高すぎる場合、それは、ＶＱＣＲが低い場合でさえ量子コヒーレンスを速やかに破壊するであろう。しかしながら、Ｉは、本発明による回路アセンブリの冷却能力に必ずしも害を与えるものではないことに留意されるべきである。電流Ｉ（従って、電力）が高い場合でも、回路アセンブリで量子電気デバイスを冷却することは可能である。
【００６４】
オームの法則によれば、放散電力は、Ｐ＝ＲＩ２で与えられ、ここで、Ｒは、量子電気デバイスから見た常伝導金属の直列抵抗である。従って、寿命ｔは、上から、
【数１４】
2019505989.tif 000016
によって制限される。
【００６５】
ＮＩＳトンネル接合の容量ＣｊがＲ（典型的な所望の作用パラメータ）と比較して小さい場合、
【数１５】
2019505989.tif 000017
となり、ここで、ＮはＮＩＳ接合の数であり、Ｃは実効容量である。従って、電力Ｐによって制限される寿命は、
【数１６】
2019505989.tif 000018
【００６６】
寿命は様々な量子電気デバイスによって変わる。ゲートベースの量子コンピューティングに使用される超伝導量子ビットに対して、寿命は少なくとも０．１ｍｓの範囲内にあるとする。量子アニーラに対しては、それは数桁小さい可能性がある。寿命の下限はｔ＝２π／ω０である。なぜなら、より低い値では、個々の量子準位の寿命ｔは、動作時間及び準位分裂に比べて十分に長くなく、そのようなシステムは、本明細書の上に示した量子電気デバイスの定義を満たさないからである。実際には、常伝導金属は、量子電気デバイスから見た常伝導金属の直列抵抗Ｒが可能な限り低く（好ましくは１オーム未満に）なるように製造される。その後、ＮＩＳトンネル接合の容量Ｃｊは、抵抗損失による量子電気デバイスの個々の量子準位の寿命が本願（量子電気デバイスの冷却）に適しており、短すぎない（上記の議論を参照）ように調整される。
【００６７】
電圧ＶＱＣＲは電圧ＮΔ／ｅ以下とし、ここで、Ｎは駆動電圧を発生させる手段と電気的に直列に結合されるＮＩＳトンネル接合の数であり、Δは超伝導体の状態密度におけるギャップパラメータであり、ｅは素電荷である。ＮＩＳ又はＳＩＮトンネル接合に対して、ＶＱＣＲは電圧Δ／ｅ以下であり、ＳＩＮ−ＳＩＮ又はＳＩＮＩＳトンネル接合に対して、ＶＱＣＲは２Δ／ｅ以下である。当業者にとっては、回路アセンブリが様々な構成要素を互いに冶金（従って、電気）接触させるのに必要な回路を更に備えることは明らかである。
【００６８】
電圧ＶＱＣＲをＮＩＳトンネル接合に供給するステップは、ＶＱＣＲが電圧ＮΔ／ｅ以下であるとして、ＮＩＳトンネル接合において常伝導金属から超伝導体への光子アシスト単一電子トンネリングを開始させる。上述したように、前記単一電子トンネリングに必要なエネルギーは、量子電気デバイスによって放射される光子の形態で吸収される。その結果、量子電気デバイスはエネルギーを失い、冷却する。
【００６９】
量子電気デバイスの目標温度に達した場合、駆動電圧をゼロに設定するステップは、光子アシスト単一電子トンネリングを停止させ、従って、量子電気デバイスの冷却を停止させる。量子電気デバイスが冷却されていない（駆動電圧がゼロである）場合、光子アシスト単一電子トンネリングレート及び抵抗損失によるレートは、冷却されるべき量子電気デバイスの必要な逆寿命よりも低い。駆動電圧がＮＩＳトンネル接合に供給される場合、量子電気デバイスは冷却され、光子アシスト単一電子トンネリングレートは、冷却されるべき量子電気デバイスの他の減衰レートよりも遥かに大きい。
【００７０】
次に、常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合の理論的背景が論じられるであろう。１つ以上の超伝導微小測定ヘッドが常伝導金属片に結合されることができ、更に、絶縁体の薄層が、いわゆるＳＮ構造体の間に配置され、それにより、いわゆるＳＩＮ又はＮＩＳ接合、すなわち超伝導体−絶縁体−常伝導金属接合、が前記界面にわたって形成される。例えば、酸化アルミニウムが絶縁体として使用されることができる。この構造体の原理は、これに関連して、電子のトンネル効果が超伝導体と常伝導金属との間で利用されることができることである。この場合、電流−電圧特性曲線はＳＩＮ接合において観測されることができる。典型的には、このような接合では、より高次のトンネリングがあまり存在しなくて、この故に、接合を超えて伝搬する電流は、単一電子の連続的なトンネリングから成り、超伝導体内の準粒子の励起によって更に形成される。ＢＣＳ（Ｂａｒｄｅｅｎ−Ｃｏｏｐｅｒ−Ｓｃｈｒｉｅｆｆｅｒ）理論によれば、励起状態間の最小エネルギー差は２Δであり、これは１つのいわゆるクーパー対を破壊するのに必要な最小エネルギーである。近似として、温度Ｔ＝０Ｋにおいて、
【数１７】
2019505989.tif 000019
ここで、ｋＢはボルツマン定数であり、ＴＣは試験材料の臨界温度（それより低温で超伝導が可能である）である。多くの材料におけるこのエネルギーの大きさのオーダーは、電子ボルトの１０００分の１のオーダーである。従って、熱エネルギーはクーパー対を非常に容易に破壊し、この場合の超伝導材料は、いわゆる常伝導金属となる。
【００７１】
理想的な状況では、温度Ｔ＝０Ｋにおいて、電圧がΔ／ｅよりも低い場合、電流はＮＩＳ接合を通って伝搬しない。温度が
【数１８】
2019505989.tif 000020
間にある場合、界面を超えて伝播する電流は、常伝導金属の温度に依存する。
【００７２】
図１は、本発明による回路アセンブリの例示的な構造図（一定の縮尺ではない）を示す。回路アセンブリ１０は、量子電気デバイス１２、常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合１３、及び少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合に駆動電圧ＶＱＣＲを供給するために前記ＮＩＳトンネル接合に電気的に接続される少なくとも１つの超電導リード線１４を備える。回路アセンブリは、半導体基板又は任意の他の適切な材料などの適切な基板又はウェハ１１上に形成されることができる。本明細書では、半導体基板は、表面を有し、少なくともその一部が半導体材料、例えばシリコン、から形成される基板を意味する。このような半導体材料は、半導体基板の本体又は支持部分上にある層を形成することができ、そのような本体又は支持部分は幾つかの他の材料で形成される。代替的に、半導体材料は半導体基板の全厚を覆うことができる。
【００７３】
この実施形態で使用される駆動電圧ＶＱＣＲは約２ｍＶであり、ＮＩＳトンネル接合の容量ＣｊはＮＩＳトンネル接合あたり約０．０１〜１００ｆＦである。
【００７４】
当業者にとっては、回路アセンブリが、様々な構成要素を互いに冶金（従って、電気）接触させるのに必要な回路を更に備えることは明らかである。ＮＩＳトンネル接合１３は、駆動電圧ＶＱＣＲを供給する少なくとも１つの超電導リード線１４と量子電気デバイス１２との間に電気的に直列に結合される。
【００７５】
典型的には、量子電気デバイスは、量子共振器、キューディット、光検出器のうちの少なくとも１つを備える。更に、量子電気デバイスは、少なくとも１つの量子共振器、キューディット、又は光検出器を備える少なくとも１つの回路を備えることができる。より具体的には、量子電気デバイスは、１／４波長共振器、超伝導コプレーナ導波管（ＣＰＷ）共振器、量子アニーラうちの少なくとも１つを備えることができる。
【００７６】
典型的には、生成され供給される駆動電圧ＶＱＣＲは、駆動電圧ＶＱＣＲを供給する少なくとも１つの超電導リード線と量子電気デバイスとの間に電気的に直列に結合される常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合１３が１つのみ存在している場合、約０．１ｍＶ〜０．３ｍＶ、好ましくは約０．２ｍＶである。２つの常伝導金属−絶縁体−超伝導トンネル接合（ＳＩＮＩＳ又はＳＩＮ−ＳＩＮ）が存在する場合、駆動電圧ＶＱＣＲは約０．４ｍＶである。当業者は、ＮＩＳトンネル接合の容量Ｃｊ、は、接合のサイズ及び面積並びにＮＩＳトンネル接合における絶縁体層の厚さにも依存することを知っており、典型的には、Ｃｊは０．０１ｆＦと１００ｆＦとの間で変わる。
【００７７】
図２は、本発明の別の態様、量子電気デバイスを冷却するシステム、の例示的な構造図（一定の縮尺ではない）を示す。システム２０は、冷却されるべき量子電気デバイス２２、量子電気デバイス２２に電気的に接続される常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合２３、少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合２３に駆動電圧ＶＱＣＲを供給する、前記常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合に電気的に接続される少なくとも１つの超電導リード線２４、を備える回路アセンブリを備える。更に、システム２０は駆動電圧ＶＱＣＲを発生させる手段２５を備える。回路アセンブリは、半導体基板又は任意の他の適切な材料などの適切な基板又はウェハ２１上に形成されることができる。駆動電圧ＶＱＣＲを発生させる前記手段は、直流電圧発生器（例えば、直流電源）又は交流電圧発生器（例えば、交流電源）を備えることができる、すなわち、少なくとも１つのＮＩＳトンネル接合に供給されるＶＱＣＲは直流電圧又は交流電圧とすることができることが留意されるべきである。
【００７８】
当業者にとっては、システムが、様々な構成要素を互いに冶金（従って、電気）接触させるのに必要な回路を更に備えることは明らかである。
【００７９】
図３は、本発明の別の実施形態、量子電気デバイスを冷却する回路アセンブリ、の例示的な構造図（一定の縮尺ではない）を示す。回路アセンブリ３０は、冷却されるべき量子電気デバイス３２、互いに電気的に直列に結合される２つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合３３、３４、前記ＮＩＳトンネル接合に駆動電圧ＶＱＣＲを供給する第１の超伝導リード線３５及び第２の超伝導リード線３６、を備える。２つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合３３、３４は、超電導リード線に電気的に接続される駆動電圧ＶＱＣＲを発生させる手段（図示せず）に対して電気的に直列に結合され（冷却されるべき量子電気デバイスはその間に結合される）、それで、同じ電流が前記トンネル接合を流れる。回路アセンブリ３０は、半導体基板又は任意の他の適切な材料などの適切な基板又はウェハ３１上に形成されることができる。この実施形態で使用される駆動電圧ＶＱＣＲは約０．４ｍＶであり、容量Ｃｊは１つのＮＩＳトンネル接合あたり約０．０１〜１００ｆＦである。
【００８０】
図４は、本発明の別の実施形態、量子電気デバイスを冷却する回路アセンブリ４０、の例示的な構造図（一定の縮尺ではない）を示す。回路アセンブリ４０は、冷却されるべき量子電気デバイス４２、互いに電気的に直列に結合される２つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合４３、４４、前記ＮＩＳトンネル接合に駆動電圧ＶＱＣＲを供給する第１の超伝導リード線４５及び第２の超伝導リード線４６、を備える。また、この実施形態では、２つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合４３、４４は、超電導リード線に電気的に接続される駆動電圧ＶＱＣＲを発生させる手段（図示せず）に対して電気的に直列に結合され（冷却されるべき量子電気デバイス４２はその間に結合される）、それで、同じ電流が前記トンネル接合を流れる。
【００８１】
更に、回路アセンブリ４０は、常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合４３、４４と量子電気デバイス４２との間に電気的に直列に結合される抵抗器４７を備える。量子電気デバイス４２、２つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合４３、４４、及び抵抗器４７を備える回路アセンブリの全抵抗は、典型的には０．０１Ωと１００Ωの間にある。回路アセンブリ４０は、半導体基板又は任意の他の適切な材料などの適切な基板又はウェハ４１上に形成されることができる。当業者にとっては、少なくとも１つのＮＩＳトンネル接合と量子デバイスとの間の全抵抗が低ければ低いほど良いことは明らかである。
【００８２】
図５は、本発明の別の実施形態、量子電気デバイスを冷却する回路アセンブリ５０、の例示的な構造図（一定の縮尺ではない）を示す。回路アセンブリ５０は、量子電気デバイス５２と、常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合５３と、ＮＩＳトンネル接合に駆動電圧ＶＱＣＲを供給する、前記常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合５３に電気的に接続される超伝導リード線５４と、ＮＩＳトンネル接合５３と量子電気デバイス５２との間に電気的に直列に結合されるキャパシタ５５と、超電導リード線５４とＮＩＳトンネル接合５３との間に電気的に直列に結合されるコイル５６と、を備える。回路アセンブリ５０は、半導体基板又は任意の他の適切な材料などの適切な基板又はウェハ５１上に形成されることができる。この実施形態では、キャパシタ５５の目的は、量子デバイスからの直流電圧を遮断することである。コイル５６の目的は、量子デバイスによって放射される光子が、駆動電圧を発生させる手段、すなわち発生器又は電源、に到達するのを阻止することである。
【００８３】
この実施形態では、量子電気デバイス５２は回路アセンブリ５０に容量結合される。キャパシタ５５の容量Ｃｃａｐは変わることができ、正確な値は重要ではない。Ｃｃａｐ＞＞Ｃｊの場合、すなわちＣｃａｐがＣｊよりも少なくとも数倍大きい場合、Ｃｃａｐはρに実質的に影響しない。しかしながら、ＣｃａｐがＣｊの数倍よりも小さい場合、それはρを減少させ、従って量子電気デバイスの実効容量を増加させるであろう。
【００８４】
典型的には、コイル５６は、ＮｂＮなどの超伝導材料から製造される超電導ワイヤを備える。１つの実施形態では、前記超電導ワイヤの断面は約１０ｎｍ×２０ｎｍである。当業者は、例えば直列に結合されるジョセフソン接合又は運動インダクタンスを用いて、回路アセンブリにインダクタンスを作成する他の可能性も存在することを認識している。
【００８５】
図６は、本発明の別の実施形態、量子電気デバイスを冷却する回路アセンブリ６０、の例示的な構造図（一定の縮尺ではない）を示す。回路アセンブリは、冷却されるべき量子電気デバイス６２と、互いに電気的に直列に結合される２つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合６３、６４と、第１のトンネル接合６３に電気的に接続される第１の超伝導リード線６５と、第２のトンネル接合６４に電気的に接続される第２の超伝導リード線６６と、を備える。前記超伝導リード線は、超電導リード線６５、６６に電気的に接続される直流又は交流電源などの適切な発生手段（図示せず）によって発生される駆動電圧ＶＱＣＲを前記ＮＩＳトンネル接合に供給することが意図されている。従って、２つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合６３、６４は、駆動電圧ＶＱＣＲを発生させる手段に対して電気的に直列に接続される。回路アセンブリは、ＮＩＳトンネル接合６３、６４と量子電気デバイス６２との間に電気的に直列に結合されるキャパシタ６９を更に備える。図６に示されるように、量子電気デバイス６２は、ＮＩＳトンネル接合６３、６４の間に結合される。
【００８６】
第１のＮＩＳトンネル接合６３及び第２のＮＩＳトンネル接合６４は、それぞれ少なくとも１つのキャパシタ６７及び６８によって共有アースに結合される。回路アセンブリ６０は、半導体基板又は任意の他の適切な材料などの適切な基板又はウェハ６１上に形成されることができる。また、この実施形態では、量子電気デバイス６２は回路アセンブリ６０に容量結合される。誘導結合などの様々な結合スキームも同様に使用されることができる。
【００８７】
次に、本発明による回路アセンブリを備えるサンプルの典型的な製造プロセスがレビューされる。回路アセンブリのサンプルは、４インチ（４”）のプライムグレードの真性シリコンウェハ上に製造されるが、他の適切な基板又はウェハも使用されることができる。作製される量子電気デバイスは、光リソグラフィで定義され、電子ビーム蒸発器を用いて堆積された後にリフトオフプロセスが続く共振器である。
【００８８】
ＮＩＳトンネル接合のナノ構造は電子ビームリソグラフィによって定義される。ポリ（メチルメタクリレート）及びポリ［（メチルメタクリレート）−ｃｏ−（メタクリル酸）］からなる２層レジストマスクが、３角シャドー蒸発を可能にするために、用いられる。３層ナノ構造は、ＮＩＳトンネル接合を形成するために、第１の層（Ａｌ）と第２の層（Ｃｕ）との間に原位置酸化を用いて電子ビーム蒸発器内で堆積される。形成された酸化アルミニウム膜は、アルミニウム上に堆積される前にアルゴンプラズマを用いてエッチングされることができる。第３の層（Ａｌ）は、我々の低温実験において常伝導金属として機能する第２の層とクリーンな接点を形成する。リフトオフプロセスが過剰の金属を除去するために実行される。作製された超伝導共振器及びＮＩＳトンネル接合のパラメータは表１に示される。
【００８９】
極低温電気測定は、量子電気デバイスを直接冷却する、前記量子電気デバイスと少なくとも１つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合とを備える回路アセンブリの能力を実証するために実施された。作製及び研究された量子電気デバイスは超伝導共振器であった。
【００９０】
測定は、１０ｍＫの基準温度を有する、寒剤を含まない希釈冷凍機内で行われた。サンプルを支持するシリコンチップは、サンプルホルダ内のプリント回路基板（ＰＣＢ）に真空グリースで取り付けられ、アルミニウムワイヤを使用してＰＣＢの電気リード線にウエッジ接合される。各直流ラインに対して、個別の抵抗性のＴｈｅｒｍｏｃｏａｘケーブルが使用され、このケーブルは、希釈冷凍機の混合室プレートから室温まで中断することなく延びる。サンプルを電子機器に接続するために使用される同軸ケーブルは、過剰なノイズを抑制するために適切にフィルタリングされ、且つ減衰された。ミリケルビン温度での複数の放射シールドが、自由空間放射からのノイズを抑制するために利用された。マイクロ波源がキュービットを励起し探査するために使用された。
【００９１】
室温でマイクロ波ミキサーを使用するホモダイン測定は、キュービットとの分散相互作用、ひいてはキュービット状態によるプローブ信号の位相シフトを明らかにするために実行されることができる。高品質の共振器を製造するために、真性シリコン上の厚さ２ｎｍのＳｉＮｉ層上のＴｉＮｉ膜が使用された。光リソグラフィが共振器及びキュービットの大部分を定義した。２角シャドー蒸発はジョセフソン接合の近傍でのみ使用された。
【００９２】
図７ａは本発明による回路アセンブリのアクティブサンプルを示す。回路アセンブリ１は、量子電気デバイス、量子共振器、ＮＩＳトンネル接合、及び量子電気デバイスの所望の電磁励起へそれらを結合する回路を備える。更に、図７ａはプローブ抵抗器２を示す。前記プローブ抵抗器の目的は量子共振器の温度を測定することである。前記プローブ抵抗器の典型的な値は１〜１００Ωの間で変わる。
【００９３】
ＮＩＳトンネル接合、それらの結合のための回路、及びプローブ抵抗器２は、９．３ＧＨｚ超伝導コプレーナ導波管共振器の両端の近くに埋め込まれる。共振器及び回路アセンブリに関するパラメータが表１に示されている。
【００９４】
前記超伝導共振器を冷却するために、駆動電圧ＶＱＣＲが２つのＮＩＳ接合に供給される。プローブ抵抗器及び前記２つのＮＩＳ接合は両方とも、追加の一対のＮＩＳ接合を備える。浴温度に対する較正を使用して、これらの温度計接合間の観測された電圧偏位は、ＮＩＳトンネル接合の電子温度、ＴＱＣＲ、及びプローブ抵抗器の電子温度、Ｔｐｒｏｂｅ、の独立した測定を提供する。
【００９５】
【表１】
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【００９６】
図７ｂは、図７ａの部分拡大図、４つのＮＩＳトンネル接合の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示し、それらの抵抗器の両端は量子共振器の中心ワイヤに結合される。
【００９７】
図７ｃは図７ａの拡大部分を示し、ＮＩＳトンネル接合のＳＥＭ画像を示す。４つのＮＩＳトンネル接合が存在する。常伝導金属層（Ｎ）、トンネリング電子に対するトンネル障壁として働く絶縁層（Ｉ）、及び超伝導体（Ｓ）材料が示されている。明確にするために、抵抗器として働く常伝導金属が破線で示されている。トンネル障壁として働く接点及びクリーンな接点（すなわち、それらの間の絶縁層のないガルバニック接点）は、矢印で示されている。駆動電圧ＶＱＣＲは回路アセンブリに供給され、常伝導金属の電子温度は、例えば１７ｐＡの値をとることができる電流Ｉｔｈが供給される一対のＮＩＳ接合間の電圧Ｖｔｈから得られる。
【００９８】
図８は測定結果を示す。それは、本発明によるデバイスの電子温度ΔＴＱＣＲ、ΔＴｐｒｏｂｅの、デバイスの駆動電圧ＶＱＣＲの関数としての変化を示す。第１の曲線８１は、本発明による量子電気デバイスを備える回路アセンブリの温度変化ΔＴＱＣＲに対応し、第２の曲線８２は、プローブ抵抗器の温度変化ΔＴｐｒｏｂｅに対応する。プローブ抵抗器の温度を測定することにより、冷却された量子デバイスの温度変化を得ることが可能である。
【００９９】
当業者にとっては、プローブ抵抗器は、本発明による量子電気デバイスを冷却する回路アセンブリ又はシステムが機能するために必要な構成要素ではないことは明らかである。また、量子電気デバイスの性能はプローブ抵抗器に依存しない。
【０１００】
図示された駆動電圧ｅＶＱＣＲ／（２Δ）＝１．０５〜１．２０（図８では、この領域は２つの垂直破線で限定されている）では、いわゆる弾性トンネリングが支配的であり、従ってＮＩＳトンネル接合及び量子電気デバイスを備えるチップは、浴（環境）温度Ｔ０＝１５０ｍＫを超えて加熱されるが、プローブの温度は領域内で冷却を示す。ここで、Δは約２１４μｅＶである。電子は、超伝導体の状態密度でのエネルギーギャップ２Δ≒４３０μｅＶを乗り越えない限り、回路アセンブリから超伝導体にトンネリングできないので、電子温度は２Δ／ｅよりかなり低い駆動電圧に対して本質的に変化せず、ここで、ｅは素電荷である。
【０１０１】
図８において、２つの垂直破線で限定されている領域では、（曲線８１による）量子電気デバイスを備える回路アセンブリの温度は、ｅＶＱＣＲ／（２Δ）＝０に対する温度よりも高いが、（曲線８２による）プローブ抵抗器の温度は、ｅＶＱＣＲ／（２Δ）＝０に対する温度よりも低い。プローブの温度低下は、その間にある量子電気デバイスを冷却する光子アシストトンネリングによって引き起こされる。
【０１０２】
上記の電圧領域は、超伝導体ギャップよりも高い電圧における高い冷却力のおかげで、このデバイスにおける冷凍効果の観察に対してのみ重要であることを留意されたい。しかしながら、一般的には、より低い駆動電圧が、高品質の電気量子デバイスのより低い最終温度を達成するために使用されるべきである。
【０１０３】
しかしながら、ギャップ電圧２Δ／ｅよりわずかに低いところで、両方の電子温度は著しく低下する。ここで、常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合における高エネルギー電子は、超伝導体のエネルギーギャップを乗り越え、常伝導金属からトンネルし、従ってそれを蒸発冷却する。典型的には、プローブ抵抗器で観測される温度降下は、プローブ抵抗器からより低温の常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合への熱の伝導によって簡単に説明されるであろう。しかしながら、この説明は、ギャップ電圧よりわずかに高い駆動電圧では、常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合の電子温度は十分に上昇させられるが、プローブ抵抗器は冷却されたままであるという本発明者の見解によって排除される。
【０１０４】
図９は、本発明の１つの実施形態による量子電気デバイスを冷却するシステムを示す。システムは、
−  冷却されるべき量子電気デバイス９０であって、前記量子電気デバイスはキュービットを備える、量子電気デバイス９０、
−  ２つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＳＩＮ）トンネル接合９１、
−  前記２つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体トンネル接合に駆動電圧ＶＱＣＲを供給する、２つのＳＩＮ接合に電気的に接続される２つの超伝導リード線９２、
−  駆動電圧ＶＱＣＲを発生させる手段９３、を備える。
【０１０５】
冷却されるべき量子電気デバイス９０は、前記２つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体（ＮＩＳ）トンネル接合間に電気的に結合される。２つの常伝導金属−絶縁体−超伝導体トンネル接合は、駆動電圧を発生させる手段がオンにスイッチされる場合、同じ電流が前記接合を流れるように、互いに対して電気的に直列に結合され（量子電気デバイスがその間にある）、超電導リード線に電気的に直列に（すなわち、駆動電圧を発生させる手段に直列に）結合される。超電導リード線は、ボンドワイヤ（図示せず）を介して駆動電圧を発生させる手段に電気的に接続される。量子電気デバイスは、更に、プローブ回路（図示せず）に結合９４される。しかしながら、或る場合には、ＮＩＳトンネル接合及び量子電気デバイスを備える同じチップ上に位置する電圧発生器を用いて駆動電圧を発生させることも可能であることが留意されるべきである。
【０１０６】
ボンディングワイヤは、アルミニウム、銅、銀、金の金属のうちの少なくとも１つを備えることができる。ワイヤボンディングを用いて相互接続を行うことは、当業者には周知の行為であり、詳細な説明は必要ではない。この実施形態では、駆動電圧ＶＱＣＲを発生させる手段は、交流電圧発生器（すなわち、交流電源）を備える。従って、ＮＩＳトンネル接合に供給されるＶＱＣＲは交流電圧である。しかしながら、駆動電圧ＶＱＣＲを発生させる手段は、直流電圧発生器（すなわち、直流電源）を備えることもできることが留意されるべきである。
【０１０７】
図１０は、本発明の１つの実施形態による回路アセンブリにおける光子アシスト単一電子トンネリング事象の概略図を示す。セクション１００は、超伝導体Ｓ内の電子によって占有されるエネルギー状態である。セクション１０１は、常伝導金属Ｎ内の電子によって占有されるエネルギー状態を表示する。セクション１０２は空の（占有されていない）エネルギー状態を表示する。電子が占有状態のみから空状態のみにトンネルすることができることは、当業者にとって明らかである。
【０１０８】
図１０における記号ＥＦは、フェルミ準位、すなわち常伝導金属の電気化学ポテンシャル、であり、それは超伝導体のフェルミ準位の間にある。量子電気デバイスは光子アシストトンネリングの影響を受け、低エネルギー電子１０３を常伝導金属から超伝導体へ昇位させる際に冷却される。量子電子デバイスは、常伝導金属から超伝導体への高エネルギー電子のトンネル中に光子を受け取る際に熱くなる。しかしながら、このトンネルレートは、高エネルギー電子の低熱占有率により指数関数的に抑制される。従って、量子電気デバイスは冷え、図８に示される実験結果をもたらす。
【０１０９】
図１０には、超伝導体がエネルギーギャップ２Δにおいて全く空状態を有さないことが示されている。電子１０３が常伝導金属から超伝導体の空のエネルギー準位にトンネルするのに十分なエネルギーを有するためには、それは光子１０４を吸収する必要がある。図１０に示される光子のエネルギーは高く、Ｅ＝Δ／２。常伝導金属から超伝導体への光子アシスト電子トンネリングの間、電子は、駆動電圧を発生させる手段（例えば、電圧発生器）からエネルギーΔ／２を受け取り、光子から必要な追加エネルギーＥ＝Δ／２を受け取る。
【０１１０】
最適な駆動電圧ＶＱＣＲを選択する場合に、以下の事項が考慮されるべきである。
−  熱電子が量子電気デバイスに光子を放射するプロセスの数を低減させること、すなわち
【数１９】
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が望ましく、ここで、Ｔは常伝導金属における電子温度であり、
−  システム内に準粒子を生成しないために、弾性トンネル事象の数を低く保つこと、すなわち
【数２０】
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が望ましく、ここで、Ｔは常伝導金属における電子温度であり、
−  電子が光子を吸収し、超伝導体においてトンネルすることができること、すなわち、
【数２１】
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が明らかに望ましく、ここで、不等式の左側がｋＢＴより（遥かに）大きくなることができないことを意味する。
【０１１１】
上記で説明された条件は、図１０に示される光子アシスト単一電子トンネリング事象で満たされる。
【０１１２】
当業者には、技術の進歩につれて、本発明の基本的な概念は様々な方法で実施されることができることが明らかである。従って、本発明及びその実施形態は、上に記述されている例に限定されずに、その代わりに、それらは、特許請求の範囲内で変わる可能性がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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