(57)【要約】  量子ビットのアンテナに基づく熱アニーリングを容易にするための適切なチップ構造を提供するシステム等が提供される。一例では、高周波エミッタが、電圧制御発振器およびアンテナを備える。電圧制御発振器は、マイクロコントローラから電源投入信号を受信し、電圧制御発振器に電磁波を生成させる。次にアンテナは、電磁波を超伝導量子ビット・チップ上のジョセフソン接合のコンデンサ・パッドのセットの上に方向付け、ジョセフソン接合をアニールする。別の例では、電圧レギュレータおよびデジタル／アナログ・コンバータまたはデジタル／デジタル・コンバータが、マイクロコントローラと電圧制御発振器の間に直列に結合され、電圧制御発振器の電圧および／または周波数を調整可能にし、フォトニック・レーザー・アニーリングと比較して外部電源経路を不要とする。さらに別の例では、バイポーラ接合および相補型金属酸化膜半導体スタック構造が採用される。
2021535596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のジョセフソン接合および１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットと共に第１の量子ビットを含んでいる超伝導量子ビット・チップと、
前記超伝導量子ビット・チップの上に配置された半導体チップと、
第１の電圧制御発振器および
前記第１の電圧制御発振器によって駆動される第１のアンテナを備えている、前記半導体チップ上の第１の高周波（ＲＦ）エミッタと、
第１の電磁波を生成するための信号を前記第１の電圧制御発振器に送信する、前記半導体チップ上のマイクロコントローラであって、前記第１のアンテナが、前記第１の電磁波を前記第１の量子ビットの前記１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットに向かって方向付け、それによって、前記第１の量子ビットの前記第１のジョセフソン接合をアニールする、前記マイクロコントローラとを備える、システム。
【請求項２】
第２の電圧制御発振器および第２のアンテナを備えている、前記半導体チップ上の第２のＲＦエミッタをさらに備え、前記マイクロコントローラが、第２の電磁波を生成して前記超伝導量子ビット・チップ上の第２の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第２のセットに向かって方向付け、それによって前記第２の量子ビットの第２のジョセフソン接合をアニールするための信号を、前記第２のＲＦエミッタに送信する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の電圧制御発振器および前記第２の電圧制御発振器が個別に電圧および周波数を調整可能である、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記半導体チップがバイポーラ接合および相補型金属酸化膜半導体スタック構造を採用する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の電圧制御発振器が前記半導体チップのバイポーラ接合トランジスタ部分において製造され、前記マイクロコントローラが前記半導体チップの相補型金属酸化膜半導体部分において製造され、前記第１のアンテナが前記半導体チップの上部の遠後工程部分において製造される、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記マイクロコントローラからデジタル信号を受信して変換し、アナログ信号を生成するデジタル／アナログ・コンバータと、
前記アナログ信号を前記第１の電圧制御発振器に供給する電圧レギュレータとをさらに備え、前記アナログ信号が、前記第１の量子ビットの前記第１のジョセフソン接合の前記アニーリングの定義されたレベルを実現するように、前記第１の電磁波の期間、周波数、または大きさのうちの少なくとも１つを制御する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記マイクロコントローラからデジタル信号を受信して変換し、変換済みＤＣ信号を生成する直流／直流（ＤＣ／ＤＣ）コンバータと、
前記変換済みＤＣ信号を前記第１の電圧制御発振器に供給する電圧レギュレータとをさらに備え、前記変換済みＤＣ信号が、前記第１の量子ビットの前記第１のジョセフソン接合の前記アニーリングの定義されたレベルを実現するように、前記第１の電磁波の期間、周波数、または大きさのうちの少なくとも１つを制御する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記マイクロコントローラからのパルス幅変調信号を前記第１の電圧制御発振器に供給する電圧レギュレータをさらに備え、前記パルス幅変調信号が、前記第１の量子ビットの前記第１のジョセフソン接合の前記アニーリングの定義されたレベルを実現するように、前記第１の電磁波の期間、周波数、または大きさのうちの少なくとも１つを制御する、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１の電圧制御発振器と前記第１のアンテナの間に直列に電気的に結合された低ノイズ増幅器またはＲＦフィルタのうちの少なくとも１つをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１の電磁波の波長が、前記第１の量子ビットの前記１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットのうちのコンデンサ・パッドの長さの約４倍である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
プロセッサに動作可能なように結合されたマイクロコントローラによって、第１の電源投入信号を第１の電圧制御発振器に送信することと、
前記第１の電圧制御発振器によって、前記第１の電源投入信号に基づいて第１の電磁波を生成することと、
第１のアンテナを介して、前記第１の電磁波を第１の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットに向かって方向付け、それによって前記第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合を加熱することによって、前記第１の量子ビットの前記第１のジョセフソン接合をアニールすることであって、前記第１の量子ビットが超伝導量子ビット・チップ上に存在する、前記アニールすることとを含む、コンピュータ実装方法。
【請求項１２】
前記マイクロコントローラによって、第２の電源投入信号を第２の電圧制御発振器に送信することと、
前記第２の電圧制御発振器によって、前記第２の電源投入信号に基づいて第２の電磁波を生成することと、
第２のアンテナを介して、前記第２の電磁波を第２の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第２のセットに向かって方向付け、それによって前記第２の量子ビットの第２のジョセフソン接合を加熱することによって、前記第２の量子ビットの前記第２のジョセフソン接合をアニールすることであって、前記第２の量子ビットが前記超伝導量子ビット・チップ上に存在する、前記アニールすることとをさらに含む、請求項１１に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項１３】
前記第１の電圧制御発振器および前記第２の電圧制御発振器が個別に電圧および周波数を調整可能である、請求項１２に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項１４】
前記第１の電圧制御発振器、前記第１のアンテナ、および前記マイクロコントローラが、バイポーラ接合および相補型金属酸化膜半導体スタック構造を採用する半導体チップ上に存在する、請求項１１に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項１５】
前記第１の電圧制御発振器が前記半導体チップのバイポーラ接合トランジスタ部分において製造され、前記マイクロコントローラが前記半導体チップの相補型金属酸化膜半導体部分において製造され、前記第１のアンテナが前記半導体チップの上部の遠後工程部分において製造される、請求項１４に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項１６】
デジタル／アナログ・コンバータによって、前記マイクロコントローラからのデジタル信号を変換して、アナログ信号を生成することと、
電圧レギュレータによって、前記アナログ信号を前記第１の電圧制御発振器に供給することとをさらに含み、前記アナログ信号が、前記第１の量子ビットの前記第１のジョセフソン接合の前記アニーリングの定義されたレベルを実現するように、前記第１の電磁波の期間、周波数、または大きさのうちの少なくとも１つを制御する、請求項１１に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項１７】
直流／直流（ＤＣ／ＤＣ）コンバータによって、前記マイクロコントローラからのデジタル信号を変換して、変換済みＤＣ信号を生成することと、
電圧レギュレータによって、前記変換済みＤＣ信号を前記第１の電圧制御発振器に供給することとをさらに含み、前記変換済みＤＣ信号が、前記第１の量子ビットの前記第１のジョセフソン接合の前記アニーリングの定義されたレベルを実現するように、前記第１の電磁波の期間、周波数、または大きさのうちの少なくとも１つを制御する、請求項１１に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項１８】
電圧レギュレータによって、前記マイクロコントローラからのパルス幅変調信号を前記第１の電圧制御発振器に供給することをさらに含み、前記パルス幅変調信号が、前記第１の量子ビットの前記第１のジョセフソン接合の前記アニーリングの定義されたレベルを実現するように、前記第１の電磁波の期間、周波数、または大きさのうちの少なくとも１つを制御する、請求項１１に記載のコンピュータ実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は量子ビット・アニーリングに関連しており、より詳細には、アンテナを使用して量子ビット・アニーリングを容易にするためのチップの構造に関連している。
【背景技術】
【０００２】
量子ビット（例えば、量子２進数）は、古典的ビットの量子力学的類似物である。古典的ビットは、２つの基礎状態（例えば、０または１）のうちの１つのみを持つことができるが、量子ビットは、これらの基礎状態の重ね合わせ（例えば、α｜０＞＋β｜１＞、αおよびβは、｜α｜２＋｜β｜２＝１となるような複素スカラーである）を持つことができ、理論的には、複数の量子ビットが、同じ数の古典的ビットよりも指数関数的に多い情報を保持することができる。したがって、量子コンピュータ（例えば、古典的ビットのみではなく量子ビットを採用するコンピュータ）は、理論的には、古典的コンピュータにとって極めて難しい問題を素早く解くことができる。量子コンピュータの有効性は、多量子ビット・チップの製造および処理を改良することによって、改善することができる。周波数衝突または量子クロストーク（quantum cross-talk）（例えば、複数の隣接する量子ビットが、過度に類似する共振周波数を有しているため、互いに望ましくない相互作用がある）あるいはその両方の現象に起因して、量子ビットの周波数を正確に調整する能力または正確に変更する能力あるいはその両方が、多量子ビット・チップの構築において最も重要になる。そのような周波数制御の従来の解決策は、可変周波数量子ビットの調整および固定周波数量子ビットの熱アニーリングを含む。可変周波数量子ビットは、外部磁場への暴露によって調整することができる共振周波数を有するが、量子ビット・チップ上で必要になる追加の同調回路が、複雑さおよびノイズを不必要に増やす。量子ビットの物理的特性（例えば、共振周波数）を変更するための量子ビットの加熱を伴う固定周波数量子ビットの熱アニーリングは、（超伝導状態に適合する極低温度で実現される）量子ビットの動作中に、そのようなノイズを導入しない。従来、量子ビットの熱アニーリングは、フォトニック・チップを使用することによって実行されており、レーザー光源がマッハツェンダー・スイッチ（室温または超伝導状態以外の温度で実現される）を介してフォトニック・チップ上の様々な位置に物理的に送られる。そのようなシステムでは、多量子ビット・チップ上の複数の量子ビットの並列なアニーリングが可能であるが、フォトニック・チップ上の各位置での最大レーザー出力（したがって、例えば最大アニーリング能力）は、チップ上の他の位置に送られる出力の量によって決まる（例えば、レーザー光源からより多くの出力が位置１に送られる場合、位置２に同時に送るために使用可能なレーザー光源からの出力は少なくなる）。したがって、従来の量子ビットのレーザー・アニーリングは、量子ビットの同時の／並列なアニーリングではなく、連続的アニーリングに最も適している。したがって、従来の量子ビット・アニーリングは、多量子ビット・チップ上の１つまたは複数の量子ビットの独立した、または同時の、あるいはその両方の局所化されたアニーリングを容易にすることができない。
【発明の概要】
【０００３】
以下に、本発明の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、特定の実施形態のいずれの範囲または特許請求の範囲のいずれの範囲も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、アンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステム、コンピュータ実装方法、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説明される。
【０００４】
本発明の実施形態によれば、システムは、第１のジョセフソン接合および１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットと共に第１の量子ビットを含んでいる超伝導量子ビット・チップを備えることができる。このシステムは、超伝導量子ビット・チップの上に配置された半導体チップを含むこともできる。第１の高周波（ＲＦ：radio frequency）エミッタは、半導体チップ上に存在することができる。第１のＲＦエミッタは、それ自体が第１の電圧制御発振器（ＶＣＯ：voltage-controlled oscillator）および第１のＶＣＯによって駆動される第１のアンテナを備えることができる。さらに、このシステムは、チップ上にマイクロコントローラを含むことができる。このマイクロコントローラは、第１の電磁波を生成するための信号を第１のＶＣＯに送信することができる。次に、第１のアンテナは、第１の波を第１の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットに向かって方向付けることができる。これによって、第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合のアニーリングを引き起こすことができる。これの利点は、チップ上の既存の量子回路を活用して（例えば、フォトニック・レーザーの代わりに、アンテナに基づく電磁波を介して）１つまたは複数の量子ビットを熱的にアニールする（例えば、量子ビットまたは量子ビット・チップの既存の構造／回路を変更する必要なく、量子ビットをアニールする）新しい手法を容易にするためのチップ構造の提供である。任意選択的に、システムは、第２のＶＣＯおよび第２のアンテナを含んでいる第２のＲＦエミッタを、チップ上に備えることができる。マイクロコントローラは、第２の電磁波を生成し、チップ上の第２の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第２のセットに向かって方向付けるための信号を、第２のＲＦエミッタに送信することができる。これによって、第２の量子ビットの第２のジョセフソン接合をアニールすることができる。これの利点は、多量子ビット・チップ上の複数の量子ビットの独立した局所化されたアニーリングまたは同時の（または連続的な）局所化されたアニーリングあるいはその両方（例えば、各量子ビットが、隣接する量子ビットのアニーリングのレベルと異なることができるアニーリングの個別のレベルを実現できるように、同じチップ上の２つ以上の量子ビットを同時に独立してアニールすること）を容易にし、それによって、アニーリング・プロセス全体を促進し、連続的アニーリングと比較して時間を節約することに加えて、周波数割り当てを改善し、量子クロストークを低減することである。これの追加の利点は、電源経路の必要性をなくすことである。特に、第１および第２のＶＣＯが、（例えば、従来のフォトニック・レーザー光源とは異なり、電圧レギュレータを備えることによって）両方とも個別に独立して電力調整され得るため、１つの発振器による電力散逸が、他の発振器による電力散逸を制限しない。任意選択的に、このチップは、バイポーラ接合および相補型金属酸化膜半導体スタック構造を採用することができる。第１のＶＣＯは、チップのバイポーラ接合トランジスタ部分において製造され得る。マイクロコントローラは、チップの相補型金属酸化膜半導体部分において���造され得る。さらに、第１のアンテナは、チップ上部の遠後工程部分において製造され得る。これの利点は、同じチップ上で高周波の電気的構成要素（例えば、第１のＶＣＯ）およびデジタル論理回路（例えば、マイクロコントローラ）の両方の信頼できる実装を容易にすることである。
【０００５】
本発明の実施形態によれば、コンピュータ実装方法は、プロセッサに動作可能なように結合されたマイクロコントローラによって、第１の電源投入信号を第１のＶＣＯに送信することを含むことができる。この方法は、第１のＶＣＯによって、第１の電源投入信号に基づいて第１の電磁波を生成することを含むこともできる。さらに、この方法は、第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合をアニールすることを含むことができる。これは、第１のアンテナを介して、第１の波を第１の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットに向かって方向付けることによって、容易にされ得る。これによって、超伝導量子ビット・チップ上に位置することができる第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合を加熱することができる。これの利点は、超伝導量子ビット・チップ上の既存の量子回路を活用して量子ビットを熱的にアニールする新しい手法を容易にすることである。任意選択的に、この方法は、マイクロコントローラによって、第２の電源投入信号を第２のＶＣＯに送信することをさらに含むことができる。この方法は、第２のＶＣＯによって、第２の電源投入信号に基づいて第２の電磁波を生成することをさらに含むことができる。さらに、この方法は、第２の量子ビットの第２のジョセフソン接合をアニールすることを含むことができる。これは、第２のアンテナを介して、第２の波を第２の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第２のセットに向かって方向付けることによって、容易にされ得る。これによって、チップ上に位置することができる第２の量子ビットの第２のジョセフソン接合を加熱することができる。これの利点は、多量子ビット・チップ上の複数の量子ビットの独立した同時の（または連続的な）局所化されたアニーリング（例えば、チップ上の各量子ビットがアニーリングの個別のレベルを実現するように、かつチップ上の個々の量子ビットのアニーリングの個別のレベルが異なることができるように、多量子ビット・チップ上の２つ以上の量子ビットを同時にアニールすること）を容易にすることである。これの追加の利点は、電源経路の必要性をなくすことである。やはり、第１および第２のＶＣＯは、（例えば、電圧レギュレータを備えて）それぞれ独立して／個別に電力調整され得るため、１つの発振器による電力散逸が、他の発振器による電力散逸に悪影響を与えない。任意選択的に、第１のＶＣＯ、第１のアンテナ、およびマイクロコントローラは、バイポーラ接合および相補型金属酸化膜半導体スタック構造を採用できる半導体チップ上に存在することができる。やはり、これの利点は、同じチップ上で高周波の電気的構成要素およびデジタル論理回路の両方の実装を容易にすることである。
【０００６】
本発明の実施形態によれば、デバイスは、１つまたは複数のジョセフソン接合および１つまたは複数のコンデンサ・パッドの１つまたは複数のセットと共に１つまたは複数の量子ビットを含んでいる超伝導量子ビット・チップを備えることができる。このデバイスは、量子ビットの１つまたは複数のジョセフソン接合のアニーリングを制御するためのマイクロコントローラを備えることもできる。デバイスは、マイクロコントローラから電源投入信号または電源切断信号を受信する１つまたは複数のＶＣＯをさらに含むことができる。さらに、このデバイスは、１つまたは複数のアンテナを備えることができる。マイクロコントローラは、１つまたは複数の電磁波をＶＣＯに生成させるための信号をＶＣＯに送信することができる。次にアンテナは、波を量子ビットのパッドのセットに向かって方向付けることができる。これによって、量子ビットの１つまたは複数のジョセフソン接合をアニールすることができる。これの利点は、超伝導量子ビット・チップ上の既存の量子回路を改良／変更する必要性をなくし、チップ上の複数の量子ビットを同時にアニールすることができるようにし、それによって、連続的アニーリングと比較して時間を節約する、量子ビット・アニーリングの新しい手法を容易にすることである。これの追加の利点は、（例えば、各発振器が、独立して電力調整されるように、電圧レギュレータを備えることができるため）電源経路の必要性をなくすことである。任意選択的に、ＶＣＯは、独立して電圧および周波数を調整可能であることができる。これの利点は、各量子ビットの一意のアニーリング要件に基づいて、超伝導量子ビット・チップ上の複数の量子ビットの独立した同時のアニーリングを容易にすることである。
【０００７】
本発明の実施形態によれば、コンピュータ実装方法は、システムのマイクロコントローラによって、１つまたは複数の電源投入信号をシステムの１つまたは複数のＶＣＯに送信することを含むことができる。この方法は、ＶＣＯによって、電源投入信号に基づいて１つまたは複数の電磁波を生成することを含むこともできる。さらに、この方法は、システムの１つまたは複数のアンテナを介して、波をジョセフソン接合に向かって方向付け、それによってジョセフソン接合を加熱することによって、１つまたは複数のジョセフソン接合をアニールすることを、含むことができる。これの利点は、その他の方法でチップ上の既存の量子回路を変更することを必要とせずに、多量子ビット・チップ上の複数の量子ビットの同時の（または連続的な）アニーリングを容易にすることに加えて、（例えば、各発振器が、独立して電力調整されるように、電圧レギュレータを備えることができるため）電源経路の必要性をなくすことである。任意選択的に、ＶＣＯは、個別に電圧および周波数を調整可能であることができる。これの利点は、各量子ビットが一意のアニーリング要件に従ってアニールされ得るように、多量子ビット・チップ上の複数の量子ビットの独立した同時の（または連続的な）局所化されアニーリングを容易にすることである。
【０００８】
本発明の実施形態によれば、装置は、１つまたは複数のジョセフソン接合と共に１つまたは複数の量子ビットを含んでいる超伝導量子ビット・チップを備えることができる。デバイスは、量子ビットのジョセフソン接合のアニーリングを制御するためのマイクロコントローラを備えることもできる。デバイスは、マイクロコントローラによって駆動されるＶＣＯをさらに含むことができる。この装置は、ＶＣＯに結合されたマルチプレクサまたはデマルチプレクサを備えることができる。さらに、この装置は、１つまたは複数のアンテナを含むことができる。このマイクロコントローラは、電磁波を生成するための信号をＶＣＯに送信することができる。デマルチプレクサによって、波がアンテナに供給され得る。次にアンテナは、波を量子ビットのジョセフソン接合に向かって方向付けることができる。これによって、量子ビットのジョセフソン接合をアニールすることができる。これの利点は、アンテナごとに専用のＶＣＯを含む必要性をなくすことである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明の実施形態に従って、アンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの上面概略図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態に従って、アンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの側面概略図である。
【図２】本発明の実施形態に従って、アンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの等価回路図である。
【図３】本発明の実施形態に従って、ＶＣＯによってアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの概略図である。
【図４】本発明の実施形態に従って、ＶＣＯを使用してアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを実行することを容易にするコンピュータ実装方法のフロー図である。
【図５】本発明の実施形態に従って、複数の量子ビットのアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの側面概略図である。
【図６】本発明の実施形態に従って、複数のＶＣＯによって複数の量子ビットのアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの概略図である。
【図７】本発明の実施形態に従って、少なくとも２つのＶＣＯを使用して少なくとも２つの量子ビットのアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを実行することを容易にするコンピュータ実装方法のフロー図である。
【図８】本発明の実施形態に従って、複数のＶＣＯを使用して複数の量子ビットのアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを実行することを容易にするコンピュータ実装方法のフロー図である。
【図９】本発明の実施形態に従って、デジタル／アナログ・コンバータ（ＤＡＣ：digital-to-analog converter）および電圧レギュレータを使用してアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの概略図である。
【図１０】本発明の実施形態に従って、ＤＡＣおよび電圧レギュレータを使用してアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするコンピュータ実装方法のフロー図である。
【図１１】本発明の実施形態に従って、直流／直流コンバータおよび電圧レギュレータを使用してアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの概略図である。
【図１２】本発明の実施形態に従って、直流／直流コンバータおよび電圧レギュレータを使用してアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするコンピュータ実装方法のフロー図である。
【図１３】本発明の実施形態に従って、パルス幅変調（ＰＷＭ：pulse-width modulated）信号を使用してアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの概略図である。
【図１４】本発明の実施形態に従って、パルス幅変調信号を使用してアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするコンピュータ実装方法のフロー図である。
【図１５】本発明の実施形態に従って、低ノイズ増幅器を使用してアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの概略図である。
【図１６】本発明の実施形態に従って、高周波フィルタを使用してアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの概略図である。
【図１７】本発明の実施形態に従って、アンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするチップ構造の概略図である。
【図１８】本発明の実施形態に従って、マルチプレクサまたはデマルチプレクサを使用してアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの概略図である。
【図１９】本発明の１つまたは複数の実施形態を容易にすることができる動作環境のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の詳細な説明は、例にすぎず、本発明または本出願あるいはその両方の実施形態またはその用途を制限するよう意図されていない。さらに、先行する「背景技術」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情報、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。
【００１１】
ここで、図面を参照して本発明の実施形態が説明され、全体を通して、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、本発明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、本発明が実践され得るということは明らかである。
【００１２】
超伝導量子ビットは、完全に操作可能な量子コンピュータを構築することに向かう有望な道筋を示す。これは、超伝導量子ビットが、（超伝導量子ビットを既存の集積回路技術によって設計および製造することを可能にする）巨視的レベルで（超伝導量子ビットを量子情報処理に使用することができる）量子力学的挙動を示すことができるためである。超伝導量子ビットの基礎的構成要素は、ジョセフソン接合である。ジョセフソン接合は、２つの超伝導材料の間に非超伝導材料を挟み込むことによって形成することができ、熱アニーリング（例えば、熱処理）によって変更することができる。量子ビットのアニーリング（例えば、量子ビットのジョセフソン接合のアニーリング）は、量子ビットの遷移周波数（例えば、量子ビットの基底状態と励起状態の間の遷移を示す共振周波数）を変更することができる。量子ビットの遷移周波数のそのような操作は、最適化された周波数割り当てを可能にし、それによって、周波数衝突または量子クロストークあるいはその両方を最小限に抑えることができる。例えば、各量子ビットが隣接する量子ビットの遷移周波数とは異なる遷移周波数を有するように、多量子ビット・チップ上の複数の量子ビットを個別に／独立してアニールすることができ、それによって、隣接する量子ビットが、特定の量子ビットのみにおいて応答を引き起こすよう意図されている計算信号または制御信号あるいはその両方に不適切に応答する可能性を低下させる。このようにして、量子ビットの同時の局所化されたアニーリングは、多量子ビット・チップの動作に恩恵をもたらす。しかし、従来技術における問題は、そのような同時の局所化された量子ビット・アニーリングを実行して量子ビットの周波数を変更するための既知の拡張可能な方法／システムまたはチップ構造あるいはその両方が存在しないということである。
【００１３】
本発明のさまざまな実施形態は、当技術分野におけるこの問題の解決策を提供することができる。本明細書に記載された本発明の実施形態は、同時の局所化された量子ビット・アニーリングを容易にするための適切なチップ構造を提供するシステム、コンピュータ実装方法、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を含む。より詳細には、電圧制御発振器およびアンテナを使用する同時のまたは局所化されたあるいはその両方の量子ビット・アニーリングのためのチップ構造に関する本発明の実施形態が説明される。例えば、本発明の実施形態では、高周波（ＲＦ）エミッタが、電磁信号をジョセフソン接合の１つまたは複数のコンデンサ・パッドのセットの上に放射することができ、ジョセフソン接合は、超伝導量子ビット・チップ上の量子ビットの構成要素である。パッドのセットは電磁信号を受信することができ、すなわち、各パッドは受信アンテナ（例えば、パッチ・アンテナ）として機能することができる。パッドのセットによる受信に基づいて、電磁信号は、パッドのセット内、またはジョセフソン接合からの定義された距離以内（例えば、パッドをジョセフソン接合に電気的に結合する回路線内）、あるいはその両方に、交流電流または交流電圧あるいはその両方を誘導することができる。この交流電流／交流電圧は、ジョセフソン接合を加熱することができる。そのような加熱は、ジョセフソン接合の特性に影響を与え、それによって、量子ビットの遷移周波数を変更することができる。このアニーリングを容易にするために、ＲＦエミッタは、電圧制御発振器（ＶＣＯ）およびアンテナを備えることができる。ＶＣＯは、制御可能な交流電流／交流電圧を作り出すことができ、アンテナは、空間／空中を通って、その交流電流／交流電圧を電磁信号／電磁波として伝搬することができる。さらに、ＲＦエミッタは、マイクロコントローラによって制御され得る。そのような場合、マイクロコントローラは、電磁信号の期間を制御するために、電源投入信号または電源切断信号あるいはその両方をＶＣＯに送信することができる。さらに、マイクロコントローラは、可変信号（例えば、アナログ信号、パルス幅変調信号、またはマルチビット・デジタル信号）を電圧レギュレータに送信することができ、次にこの電圧レギュレータは、可変信号（または可変信号に基づく電圧）をＶＣＯ発振器に送信し、ＶＣＯによって生成される電磁信号の大きさまたは周波数あるいはその両方を制御できるようにする。そのようなレギュレータを含むことによって、複数の発振器が使用される場合に、ＶＣＯを個別に電力調整できるようにし、電源経路の必要性をなくす。ＲＦエミッタの制御に役立つように、その他の電気的構成要素（例えば、デジタル／アナログ・コンバータ、デジタル／デジタル・コンバータ、低ノイズ増幅器、ＲＦフィルタなど）も組み込まれ得る。さらに、これらの構成要素は、バイポーラ接合および相補型金属酸化膜半導体スタック構造を採用する半導体チップに組み込まれ得る。したがって、チップに回路を追加すること、またはチップから回路を差し引くこと、あるいはその両方を必要とせずに、局所化された量子ビット・アニーリングが実行され得る。本発明の他の実施形態では、複数の量子ビットの局所化されたアニーリングを同時に実行するように、複数の電磁エミッタが同時に実施され得る。これにより、外部電源経路を必要とせずに、多量子ビット・チップ上の量子ビットの独立した同時の局所化されたアニーリングを容易にすることによって、当技術分野における問題に対処することができる。
【００１４】
本明細書に記載された本発明の実施形態は、量子ビット・アニーリング（例えば、量子ビットの熱アニーリング）の分野における技術的問題を技術的に解決するために、高度に専門的なハードウェアまたはソフトウェアあるいはその両方を採用するコンピュータ実装方法および装置に関連している。
【００１５】
具体的には、量子ビット・アニーリングの分野（量子アニーリングの分野とは全く異なり、分かれている）は、超伝導量子ビット・チップ上の超伝導量子ビットを個別に、独立して、または同時に、あるいはその組み合わせでアニールするための拡張可能で効率的なシステムまたはコンピュータ実装方法あるいはその両方の欠如という問題を抱えている。下で詳細に説明されているように、本発明の実施形態は、マイクロコントローラを利用して１つまたは複数の電磁送信器を制御する拡張可能で効率的なシステムおよびコンピュータ実装方法を提供することによって、この技術的問題に対処することができ、各送信器はＶＣＯおよびアンテナを含んでいる。これらの送信器は、電磁放射線（例えば、電磁波／電磁信号）を量子ビットのコンデンサ・パッドに放射することによって、超伝導量子ビット・チップ上の１つまたは複数の超伝導量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドのセットを励起し、それによって、量子ビットを加熱する（したがって、アニールする）ことができる。
【００１６】
本発明の実施形態では、エミッタ／送信器が、１対１の方法で超伝導量子ビット・チップ上の量子ビットに対応することができ、各エミッタは、個別にまたは独立してあるいはその両方で電圧または周波数あるいはその両方を調整可能なＶＣＯによって、駆動され得る。すなわち、各エミッタは、エミッタが生成できる電磁波／電磁信号の期間、周波数、または大きさ、あるいはその組み合わせを操作するように制御され得る。次に、各波／信号は、波／信号が放射される量子ビットの個別の量のアニーリングを引き起こすことができる。そのため、各量子ビットは、量子ビット・チップ上の隣接する量子ビットと比較して、アニーリングの一意のまたは定義されたあるいはその両方のレベルを受け取るように、（例えば、量子ビットに対応する発振器／アンテナの電圧または周波数あるいはその両方を調整することによって）個別にまたは独立してあるいはその両方でアニールされ得る。言い換えると、量子ビットの各々は、本明細書で開示されたシステムまたはコンピュータ実装方法あるいはその両方によって、アニーリングの定義されたレベルを実現することができる。本発明の実施形態は、第１の期間の間、第１の電磁信号によって第１の量子ビットをアニールすることと、第２の期間の間、第２の電磁信号によって第２の量子ビットをアニールすることとを容易にすることができ、これら２つの期間は、同じ長さまたは異なる長さあるいはその両方であることができるか、またはこれら２つの信号は、同じ周波数、波長、もしくは大きさ、またはその組み合わせ、または異なる周波数、波長、もしくは大きさ、またはその組み合わせ、あるいはその両方であることができる。さらに、エミッタは同時に動作し、それによって、量子ビットの独立したまたは同時のあるいはその両方の局所化されたアニーリング（例えば、第１の期間の間の第１の量子ビットのアニーリング、および第２の期間の間の第２の量子ビットのアニーリングであって、これら２つの期間が重複すること、または重複しないこと、あるいはその両方が可能である）を容易にすることができる。そのような同時の局所化されたアニーリングは、連続的アニーリングと比較して時間を節約し、周波数衝突または量子クロストークあるいはその両方を除去して多量子ビット・チップの動作／機能を改善するによって、従来技術における問題に対処する。
【００１７】
開示されたシステムまたはコンピュータ実装方法あるいはその両方は、超伝導量子ビットを個別におよび同時に、効率的かつ正確にアニールすることができるだけでなく、量子ビットまたはチップあるいはその両方の量子回路を変更すること、修正すること、またはその他の方法で適応させること、あるいはその組み合わせを必要とせずに、アニールすることもできる。例えば、余分なコンデンサ、インダクタ、抵抗器、または任意のその他の回路、あるいはその組み合わせを、アニールされる量子ビットに物理的に半田付けすること、製造プロセスを通じて構築すること、結合すること、またはエッチングすること、あるいはその組み合わせを実行することが不要である。代わりに、本明細書で開示された実施形態は、チップ上の既存の量子回路を活用する（例えば、電磁波／電磁信号を、ジョセフソン接合にすでに結合されている既存のコンデンサ・パッドに放射する）ことによって、量子ビット・アニーリングを容易にすることができる。したがって、量子ビットの周波数を調整するための追加の同調回路を組み込む必要があるという従来技術の問題を、取り除くことができる。
【００１８】
さらに、各ＲＦエミッタが調整可能なＶＣＯを含むことができ、電圧レギュレータをさらに備えることができるため、各ＲＦエミッタも同様に、調整されることが可能であり、調整可能であることができる。各ＲＦエミッタが個別に電力調整され得るため、本発明のさまざまな実施形態は（例えば、１つの機器の電力使用量が、他の機器に使用可能な電力量を減らすように、複数の並列な機器間で入力電力／エネルギーを分割する）電源経路を必要としない。これに対して、マッハツェンダー・スイッチを介するレーザー・アニーリングの従来の方法は、（例えば、１つのレーザーの位置での電力使用量／電力散逸の増加が、他のレーザーの位置に送られ得る合計電力量を減らすように）そのような経路を必要とする。そのため、さまざまな実施形態では、１つの発振器／エミッタによる電力使用量／電力散逸が別の発振器／エミッタによる電力使用量／電力散逸に悪影響を与えず、それらを制限することもないように、対象の量子ビットの個別のアニーリング要件に基づいて、各ＲＦエミッタが、個別に調整される電源／出力範囲を有することができる。したがって、従来のレーザー・アニーリングとは異なり、外部電源の経路を定める必要がない。したがって、必要とされる電源経路に関する従来技術の問題が取り除かれ得る。
【００１９】
下でさらに詳細に説明される前述の技術的改善は、抽象的ではなく、単なる自然の法則でも自然現象でもなく、特殊な特定の具体的なハードウェアまたはソフトウェアあるいはその両方（例えば、ＶＣＯ、アンテナ、電圧レギュレータ、マイクロコントローラなど）を使用せずに、人間によって実行することができない。
【００２０】
ここで図１Ａおよび１Ｂを参照すると、超伝導量子ビット・チップ１０２上の量子ビットのアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にすることができる例示的なシステム１００が示されている。システム１００を使用して、量子ビット／ジョセフソン接合の製造段階（例えば、量子ビット／ジョセフソン接合の製造後、製造前、または製造中、あるいはその組み合わせでの処理／アニーリング）に関わらず、チップ１０２上の量子ビット／ジョセフソン接合のアンテナに基づくアニーリングを容易にすることができる。例えば、チップ１０２が完全に製造され、アニーリングの定義されたレベルに達した後に量子コンピュータ内に実装される準備ができているように、チップ１０２には、量子ビット、量子読み出し共振器、またはその他の量子回路が完全にエッチングされ／取り付けられ得る。本発明の他の実施形態では、システム１００によるアニールの後に、チップ１０２上の量子ビット／ジョセフソン接合に対して、追加の製造／処理が行われ得る。本発明のさらに他の実施形態では、システム１００を専用の量子ビット製造プロセスまたはジョセフソン接合製造プロセスあるいはその両方に組み込むことができ、チップ１０２は、量子ビット／ジョセフソン接合が構築される専用プラットフォーム／基板であり、量子ビット／ジョセフソン接合は、アニーリング後に超伝導量子ビット・チップ１０２から取り外されて、他の量子コンピューティング・チップに組み込まれる。
【００２１】
チップ１０２は、１つまたは複数の非導電基板の１つまたは複数のシート／層の上または間あるいはその両方に積層された導電材料（例えば、銅など）の１つまたは複数のシート／層を備えているプリント基板であることができる。従来技術において知られた任意の適切な導体または非導電基板あるいはその両方が使用され得る。本発明の他の実施形態では、チップ１０２は、１つまたは複数の超伝導量子ビットを搬送するのに適した、従来技術において知られた任意のプラットフォームであることができる。チップ１０２は、その構造に関わらず、その上に１つまたは複数の超伝導量子ビットを含むことができ、超伝導量子ビットは、少なくとも１つのジョセフソン接合を備えている。
【００２２】
図１Ａに示されているように、チップ１０２は、その上に超伝導量子ビットを含むことができ、この超伝導量子ビットは、ジョセフソン接合１０４（図では「Ｘ」で示されている）および１つまたは複数のコンデンサ・パッドのセット１０６を備えることができる。パッドのセット１０６は、従来技術において知られた任意のコンデンサ・パッド構造を含むことができる。ジョセフソン接合１０４は、弱連結を介して２つの超伝導体を一緒に結合することによって作成され得る。前述したように、ジョセフソン接合１０４は、超伝導材料の２つの層の間に、非超伝導材料の薄層を挟み込むことによって実現することができ、この非超伝導材料の層は弱連結である（例えば、Ｓ−Ｎ−Ｓジョセフソン接合）。ジョセフソン接合１０４は、超伝導体を薄い絶縁バリアで分離することによって実現することもでき、この絶縁バリアは弱連結である（例えば、Ｓ−Ｉ−Ｓジョセフソン接合）。さらに、ジョセフソン接合１０４は、２つの超伝導体の間の接点に物理的圧縮を加えることによって実現することができ、この圧縮される点は弱連結である（例えば、Ｓ−ｓ−Ｓジョセフソン接合）。さらに、ジョセフソン接合１０４は、巨視的構造であるため、既知の集積回路技術または手法あるいはその両方（例えば、フォトリソグラフィ、成膜、スパッタリング、蒸着、不純物添加など）によって構築され得る。
【００２３】
ジョセフソン接合１０４は、クーパー対の量子トンネル効果（例えば、電圧が加えられていないときに弱連結をトンネルする電子）を示すことができ、それによって、十分低い温度で接合を横切る超伝導電流の流れ（例えば、抵抗／散逸なしで流れる電流）を可能にする。巨視的レベルでの量子力学的挙動のため、ジョセフソン接合１０４は、量子ビット（または量子ビットの一部）（例えば、離散的／量子化されたエネルギー状態およびこれらのエネルギー状態の重ね合わせを占有することができるデバイス）として機能することができる。ジョセフソン接合１０４はトランズモン量子ビット（例えば、電荷量子ビットの一種）の構成要素になることができ、トランズモン量子ビットの量子化されたエネルギー状態は、ジョセフソン接合１０４を横断した整数個のクーパー対電子、または一部分においてジョセフソン接合１０４によって形成された超伝導アイランド上に存在する整数個のクーパー対電子、あるいはその両方に対応することができる。ジョセフソン接合１０４は、磁束量子ビット（例えば、磁束量子ビットの量子化されたエネルギー状態は、一部分においてジョセフソン接合１０４によって形成された超伝導ループを貫通する整数個の磁束量子に対応することができる）、位相量子ビット（例えば、位相量子ビットの量子化されたエネルギー状態は、ジョセフソン接合１０４を横切る量子電荷の発振振幅に対応することができる）などの、他の種類の量子ビットの構成要素になることができる。いずれの場合でも、ジョセフソン接合１０４の特性は、ジョセフソン接合１０４のこれらの量子化されたエネルギー状態間の遷移周波数に影響を与えることができ、そのため、ジョセフソン接合１０４を備えている量子ビットの遷移周波数の調整、修正、または変更、あるいはその組み合わせを実行するように、ジョセフソン接合１０４のアニーリング（例えば、熱処理）を実施することができる。前述したように、そのような調整、修正、または変更、あるいはその組み合わせを実施して、複数の量子ビット間の周波数衝突または量子クロストークあるいはその両方を減らし、それによって、多量子ビット・チップの機能または動作あるいはその両方を改善することができる。
【００２４】
各図面は、トランズモン量子ビット設計、すなわち、ジョセフソン接合１０４がコンデンサに並列に結合されている超伝導量子ビットを示しており、この設計は、１つまたは複数のコンデンサ・パッドのセット１０６（「トランズモン・コンデンサ・パッド１０６」、「コンデンサ・パッド１０６」、または「パッド１０６」、あるいはその組み合わせとも呼ばれる）を含んでいる。しかし、当業者は、本発明の実施形態が、トランズモン構成だけでなく、他のコンデンサ・パッド構成（例えば、直列結合または並列結合あるいはその両方）を組み込むことができるということを理解するであろう。量子ビット・アニーリング・システム１００で使用できる他の量子ビット設計の例としては、その他の種類の電荷量子ビット、位相量子ビット、磁束量子ビット、フラクソニウム量子ビット（fluxonium qubits）、エックスモン量子ビット（xmon qubits）、クアントロニウム量子ビット（quantronium qubits）などが挙げられる。言い換えると、本開示が、トランズモン量子ビット（例えば、トランズモン・コンデンサ・パッド１０６）の既存の量子回路を活用してトランズモン量子ビットの局所化されたアニーリングを実行する方法の詳細について明示的に説明するとしても、当業者は、本明細書に記載されたシステムまたはコンピュータ実装方法あるいはその両方が、他の量子ビット設計で既存の量子回路を活用して、それらの他の量子ビットのアニーリングを同様に容易にするように実装され得るということを理解するであろう。例えば、本明細書に記載されたシステムまたはコンピュータ実装方法あるいはその両方は、量子ビット・アニーリングを容易にするために、アンテナとして電磁信号／電磁波を受信することができる任意の種類の量子回路の構成要素と共に実装することができる。
【００２５】
さらに、図１Ａおよび１Ｂが単一のジョセフソン接合１０４およびコンデンサ・パッドの単一のセット１０６のみを含んでいる量子ビットを示しているとしても、当業者は、チップ１０２上の量子ビットが任意の数のジョセフソン接合１０４または任意の数のパッド１０６あるいはその両方を備えることができるということを理解するであろう。さらに、図１Ａおよび１Ｂはチップ１０２上の単一の超伝導量子ビットのみを示しているが、当業者は、任意の数の超伝導量子ビットがチップ１０２上に配置され得るということを理解するであろう。同様に、当業者は、追加の量子回路（例えば、読み出し共振器、磁束バイアス線など）をチップ１０２に組み込むことができ、そのような追加の量子回路が、導電的に、容量的に、または誘導的に、あるいはその組み合わせでジョセフソン接合１０４またはパッドのセット１０６あるいはその両方に結合されるということを、理解するであろう。
【００２６】
システム１００は、チップ１０２の上に配置された（図１Ａに示されていない）エミッタ・チップ１０８（半導体チップとも呼ばれる）を含むことができる。高周波（ＲＦ）エミッタ１１０はエミッタ・チップ１０８上に存在することができる。エミッタ・チップ１０８は、ＲＦエミッタ１１０を操作可能なようにエミッタ・チップ１０８に半田付けするか、エッチングするか、または取り付けるか、あるいはその組み合わせを実行できるように、プリント基板構造または従来技術において知られた任意のその他のコンピュータ・チップ構造あるいはその両方を採用することができる。図１Ｂに示されているように、エミッタ・チップ１０８は、ＲＦエミッタ１１０が超伝導量子ビット・チップ１０２の上に存在するように、チップ１０２の上に配置されるか、チップ１０２の上に取り付けられるか、チップ１０２に取り付けられるか、またはチップ１０２上に取り付けられるか、あるいはその組み合わせであることができる。本発明の他の実施形態では、ＲＦエミッタは、ジョセフソン接合１０４またはパッド１０６（図１Ｂに示されている）あるいはその両方の垂直方向の真上または実質的に真上に配置され得る。本発明のさらに他の実施形態では、ＲＦエミッタ１１０は、チップ１０２の上に存在するが、ジョセフソン接合１０４またはパッド１０６あるいはその両方の垂直方向の真上にも、実質的に真上にも存在しないように、配置され得る。
【００２７】
図１Ｂに示されているように、ＲＦエミッタ１１０は、パッド１０６に向かって、パッド１０６の上に、またはパッド１０６の上に向けて、あるいはその組み合わせで、電磁信号１１２（波１１２または電磁波１１２とも呼ばれる）の放射、生成、局所化、または方向付け、あるいはその組み合わせを実行することができる。パッドのセット１０６は、電磁信号１１２が空間／空中を伝搬するときに、電磁信号１１２の受信または捕捉あるいはその両方を実行することができる。そのような場合、パッド１０６の各々は、電磁信号１１２に曝されることに応答する受信アンテナ（例えば、受信パッチ・アンテナ）として機能することができる。下で説明されているように、パッド１０６による電磁信号１１２の受信は、ジョセフソン接合１０４のアニーリングを引き起こすことができる。本開示は、量子ビットに結合された既存のパッドを活用することによる量子ビット・アニーリングについて明示的に説明しているが、当業者は、容量的に、導電的に、または誘導的に、あるいはその組み合わせでジョセフソン接合に結合され、空間／空中を伝搬する電磁放射、電磁波、または電磁信号、あるいはその組み合わせを受信できる、チップ１０２上にある任意の既存の回路が、本発明の実施形態を実装するために活用され得るということを、理解するであろう。
【００２８】
パッドのセット１０６（または、電磁信号１１２を受信できるチップ１０２上の任意のその他の回路、あるいはその両方）がジョセフソン接合１０４のアニーリングをどのように容易にすることができるかをさらによく理解するために、図２について検討する。ここで、図２を参照すると、電磁信号１１２の受信時にパッド１０６およびジョセフソン接合１０４がどのように応答するかを示す例示的な回路図２００が示されている。
【００２９】
最初に、高レベルの説明について検討する。図に示されているように、パッド１０６が、ジョセフソン接合１０４に並列に結合されたコンデンサを構成しているが、別々のパッド（図２では、それぞれ１０６のラベルが付けられている）が、ジョセフソン接合１０４に、（集合的に並列にではなく）個別に直列に結合されていると見なされ得る。前述したように、各パッド１０６は、受信アンテナとして機能し、それによって、電磁信号１１２を受信／捕捉することができる。電磁信号１１２を受信することに基づいて、パッド１０６は、ジョセフソン接合１０４からの定義された距離以内（例えば、パッド１０６をジョセフソン接合１０４に電気的に結合する回路線内）に、交流電流または交流電圧あるいはその両方を生成することができる。次に、生成された交流電流または交流電圧あるいはその両方はジョセフソン接合１０４を加熱し、それによって、ジョセフソン接合１０４をアニールすることができる。
【００３０】
ここで、さらに詳細な説明について検討する。前述したように、個々のパッド１０６は、ジョセフソン接合１０４に個別に直列に結合されていると考えられ得る。やはり前述したように、各パッド１０６は電磁信号１１２を受信／捕捉し、それによって、受信アンテナとして機能することができる。電磁信号１１２に曝されたときに、パッド１０６の各々に含まれる電子が、電磁信号１１２の特性（例えば、周波数、波長、振幅、大きさなど）に従って発振を開始することができる。パッド１０６内の電子の発振は、各パッド１０６内で交流電流２０６または交流電圧２０８あるいはその両方を生成／誘導することができ、交流電流２０６または交流電圧２０８あるいはその両方は、電磁信号１１２と実質的に同じ（または関連する、あるいはその両方の）周波数または大きさあるいはその両方を有する。したがって、それぞれ別々のパッド１０６は、電磁信号１１２による励起に基づく別々の発振信号源２０２（例えば、交流電流源または交流電圧源あるいはその両方）と見なすことができ、各発振信号源２０２は、交流電流２０６または交流電圧２０８あるいはその両方を生成することができる。図２は、２つの別々のパッド１０６を示しているため、図２は、２つの対応する発振信号源２０２を示しており、各発振信号源２０２が交流電流２０６または交流電圧２０８あるいはその両方を生成する。しかし、当業者は、追加の、またはより少ない、あるいはその両方のコンデンサ・パッド（およびしたがって、発振信号源）が組み込まれ得るということを理解するであろう。全体として、ＲＦエミッタ１１０を介したパッド１０６上への電磁信号１１２の放射の効果は、各パッド１０６に、空間／空中を伝搬する波／信号としてではなく、パッド１０６自体を通り、コンデンサ・パッド１０６に結合している回路線を通ってジョセフソン接合１０４に流れる交流電流２０６または交流電圧２０８あるいはその両方として、電磁信号１１２を別々に複製させる（または実質的に複製させる）ことである。
【００３１】
交流電流２０６または交流電圧２０８あるいはその両方の周波数または大きさあるいはその両方を制御するように、電磁波１１２の周波数または大きさあるいはその両方が制御され得る。交流電圧２０８の大きさは、ジョセフソン接合１０４に損傷を与えるのを防ぐために、５０ミリボルト以下に制限され得る。
【００３２】
ここで、各交流電流２０６または交流電圧２０８あるいはその両方が、対応する発振信号源２０２で（例えば、対応するパッド１０６で）生成され、対応する発振信号源２０２をジョセフソン接合１０４に電気的に接続する回路線を通って、対応する発振信号源２０２からジョセフソン接合１０４に流れることができる。図２で、「Ｚ」は、各発振信号源２０２からジョセフソン接合１０４へのインピーダンス２０４（すなわち、各パッド１０６から接合１０４へのインピーダンス）を表している。パッド１０６は、対称であることができ、そのため２つのインピーダンス２０４は等しくなることができる。そのような場合、オームの法則の複素数定式化（complex formulation）（例えば、Ｖ＝Ｉ＊Ｚ）が、２つの交流電流２０６も等しくなることができ、（図２に示されているように、２つの交流電流２０６が反対方向に流れるため）ジョセフソン接合１０４で合計され得るという結果をもたらす。本発明の他の実施形態では、パッド１０６は、非対称であることができ、そのため２つのインピーダンス２０４は異なることができる。そのような場合、オームの法則の複素数定式化は、２つの交流電流２０６も異なることができ、したがって、ジョセフソン接合１０４で部分的に合計され得るという結果をもたらす。いずれの状況においても、交流電流２０６は、発振信号源２０２から（例えば、パッド１０６から）ジョセフソン接合１０４につながる回路線を通って前後に発振し、ＲＦエミッタ１１０が電磁信号１１２を放射する限り、そのような発振が継続することができる。
【００３３】
複素電力方程式（complex power equation）（例えば、Ｐ＝Ｖ＊Ｉ）から知られているように、交流電流２０６の発振は、熱の形態で電力を散逸させ、それによって、発振信号源２０２をジョセフソン接合１０４に接続する回路線を加熱することができる。この発振中に、発振信号源２０２（例えば、パッド１０６）自体の温度も上昇することができる。次に、パッド１０６およびコンデンサ・パッド１０６をジョセフソン接合１０４に結合する線のこの加熱が、（例えば、熱伝導を介して）ジョセフソン接合１０４を加熱することができる。そのような加熱は、ジョセフソン接合１０４の物理的特性または電気的特性あるいはその両方（例えば、その臨界電流、その標準状態の抵抗など）を変更し、それに応じて、ジョセフソン接合１０４を備えている量子ビットの遷移周波数を変更することができる。すなわち、本発明のさまざまな実施形態は、チップ上の既存の量子回路を活用して量子ビットをアニールし、それによって、量子ビットの周波数を調整するために特殊な同調回路をチップに組み込む必要があるという従来技術の問題に対処する／従来技術の問題を解決する。
【００３４】
このようにして、ジョセフソン接合１０４を加熱し、アニーリングの定義されたレベルまたは望ましいレベルあるいはその両方を達成することができる。当業者が理解するであろうように、アニーリングの定義されたレベルは、ジョセフソン接合１０４が達成するべき定義された遷移周波数または望ましい遷移周波数あるいはその両方に基づくことができる。例えば、ジョセフソン接合１０４がＡの遷移周波数を有するべきである場合、ジョセフソン接合１０４は、時間Ｃの間、強度Ｂでアニールされなければならない。時間Ｃの間の必要な強度Ｂを提供するように、電磁信号１１２の期間、周波数、または大きさ、あるいはその組み合わせが制御／調整され得る。さらに、ジョセフソン接合１０４の標準状態の電気抵抗を監視することによって（例えば、臨界電流を標準状態の抵抗に関連付けるアンベガオカ・バラトフの式に基づいて）、ジョセフソン接合１０４に対して実行されるアニーリングのレベルが監視され得る。当業者は、従来技術において知られたシステムおよび方法によって（例えば、オーム計などによって）、そのような監視が実施され得るということを理解するであろう。
【００３５】
前述したように、図２は、電磁信号１１２の受信に対するパッド１０６およびジョセフソン接合１０４の電気的応答を示す回路図２００を示している。前述したように、図面はトランズモン構成（例えば、コンデンサのパッドであって、このコンデンサがジョセフソン接合１０４に並列に結合される）でパッド１０６を示しているが、本明細書に記載されたシステムまたは方法あるいはその両方は、コンデンサ・パッド１０６の代わりにジョセフソン接合１０４に結合されたさまざまなその他の電気的構成要素と共に使用されるように適合され得る（例えば、電磁信号１１２を受信して交流電流２０６または交流電圧２０８あるいはその両方を生成できる任意の構成要素で十分であることがある）。当業者は、そのような実施形態の電気的特性を説明するために、異なるが類似している回路図を作成できるということを理解するであろう。
【００３６】
ＲＦエミッタ１１０の物理的構造／構成をさらによく理解するために、図３について検討する。
【００３７】
図に示されているように、電磁信号１１２の生成を容易にするために、ＲＦエミッタ１１０は、ＶＣＯ３０２およびＶＣＯ３０２によって駆動されるアンテナ３０４を備えることができる。高いレベルでは、ＶＣＯ３０２は電磁信号１１２を（例えば、ＶＣＯ３０２の出力から回路線内を流れる交流電流／交流電圧の形態で）生成することができ、アンテナ３０４は電磁信号１１２をコンデンサ・パッドのセット１０６に向かって方向付けることができる。
【００３８】
より詳細には、ＶＣＯ３０２は、電圧／電流入力によって制御される振動周波数または大きさあるいはその両方を有する任意の種類の電子発振器（例えば、交流電流／交流電圧などの形態で周期信号／発振信号を生成できる回路またはデバイスあるいはその両方）であることができる。例えば、ＶＣＯ３０２は、正弦波形／信号を生成できる線形発振器／調和発振器であることができる。そのような線形発振器／調和発振器は、フィードバック発振器または負性抵抗発振器あるいはその両方として構造化され得る。例えば、フィードバック発振器は、電子増幅器（例えば、トランジスタまたはオペアンプなど）の出力を周波数選択性電子フィルタ（例えば、抵抗器およびコンデンサのネットワーク（ＲＣ発振器）、インダクタおよびコンデンサのネットワーク（ＬＣ発振器）、（石英のような）圧電性結晶など）に接続することによって形成され得る。一方、負性抵抗発振器は、直流（ＤＣ：direct-current）バイアス電圧を、負性微分抵抗を有する素子（例えば、トンネル・ダイオード、ガン・ダイオード、ＩＭＰＡＴＴダイオード、単接合トランジスタ、サイリスタ、パラメトリック増幅器など）に結合された共振回路（例えば、ＬＣ回路、結晶、空洞共振器など）に加えることによって形成され得る。当業者は、従来技術において知られた任意のその他の線形発振器／調和発振器（例えば、アームストロング発振器、クラップ発振器、コルピッツ発振器、クロスカップル型発振器、ダイナトロン発振器など）が組み込まれ得るということを理解するであろう。
【００３９】
別の例として、ＶＣＯ３０２は、のこぎり波形／信号、方形波形／信号、または非正弦波形／信号、あるいはその組み合わせを生成できる緩和発振器であることができる。そのような発振器は、エネルギー蓄積素子（例えば、コンデンサ、インダクタなど）および非線形スイッチング・デバイス（例えば、フリップフロップ／ラッチ、シュミット・トリガー、負性抵抗素子など）を含んでいるフィードバック・ループを作成することによって形成され得る。当業者は、従来技術において知られた任意のその他の緩和発振器（例えば、マルチバイブレータ、リング発振器、遅延線発振器、ピアソン−アンソン発振器（Pearson-Anson oscillator）、ロイヤー発振器など）が組み込まれ得るということを理解するであろう。
【００４０】
さらに、前述の発振器回路のいくつかは、電位依存性の静電容量を示すことができるバラクタ・ダイオードまたは任意のその他の逆バイアス半導体ダイオードあるいはその両方を備えることができる。バラクタ・ダイオードの静電容量は電位依存性であることができるため、発振器によって受信される入力電圧を変更することによって、発振器の共振周波数を変更し、それによって、発振器によって生成される電磁波／電磁信号の周波数を変更することができる。当業者が理解するであろうように、発振器によって生成される電磁信号／電磁波の大きさに関して、類似した結果が実現され得る。したがって、ＶＣＯは、発振器が、電圧または周波数あるいはその両方を調整可能になるように、形成され得る（例えば、伝搬する電磁信号の電圧、大きさ、または周波数、あるいはその組み合わせは、ＶＣＯによって生成される波形の電圧または周波数あるいはその両方を制御することによって制御され得る）。当業者は、従来技術において知られた任意のその他のＶＣＯが組み込まれ得るということを理解するであろう。ＶＣＯは（例えば、電圧レギュレータを備えて）電力調整され得るため、（例えば、複数の量子ビット同時にアニールするために）複数のＶＣＯ３０２を組み込むことによって、外部電源経路の必要性をなくし、それによって、従来のレーザー・アニーリングの問題を解決することができる。
【００４１】
ＶＣＯ３０２が電磁信号１１２を（例えば、ＶＣＯ３０２をアンテナ３０４に接続する回路線内を流れる交流電流／交流電圧として）生成した後に、アンテナ３０４は、入力端子で交流電流／交流電圧を受信し、受信された電流／電圧を電磁波／電磁信号（例えば、信号１１２）に変換し、それによって、空間／空中を通ってコンデンサ・パッド１０６に向かって電磁信号１１２を伝搬することができる。
【００４２】
アンテナ３０４は、エミッタ・チップ１０８にエッチングされ得るか、半田付けされ得るか、またはその他の方法で取り付けられ得るか、あるいはその組み合わせであり得る、マイクロストリップ・アンテナ（例えば、パッチ・アンテナ）であることができる。本発明の他の実施形態では、アンテナ３０４は、ダイポール・アンテナ、モノポール・アンテナ、アレイ・アンテナ、ループ・アンテナ、開口アンテナ、ホーン・アンテナ、パラボラ・アンテナ、プラズマ・アンテナなどであることができる。本発明のさらに他の実施形態では、アンテナ３０４は、従来技術において知られた、空間／空中を通って（またはその他の方法で導電体を有していない媒体を経由して、あるいはその両方で）電磁信号を伝搬することができる任意のデバイスであることができる。
【００４３】
アンテナ３０４は、電磁信号１１２が実質的に等方性を有するように（例えば、電磁信号１１２が、すべての方向において実質的に同じ強度で放射され、それによって、実質的に球形の放射パターンを有するように）、電磁信号１１２を放射することができる。アンテナ３０４は、電磁信号１１２が無指向性を有するように（例えば、電磁信号１１２が、特定の軸に対して実質的に対称的に放射され、それによって、実質的にトーラス状の放射パターンを有するように）、電磁信号１１２を放射すること、または局所化する／方向付けること、あるいはその両方を実行することができる。さらに１つまたは複数の他の実施形態では、アンテナ３０４は、電磁信号１１２が指向性を有するように（例えば、電磁信号１１２が、他の方向よりも強く特定の方向に放射され、それによって、少なくとも１つのメイン・ローブを含む放射パターンを有するように）、電磁信号１１２を放射すること、または局所化する／方向付けること、あるいはその両方を実行することができる。いずれの場合でも、電磁信号１１２は、アンテナ３０４によって、パッドのセット１０６に向かって、パッドのセット１０６の上に向けて、またはパッドのセット１０６の上に、あるいはその組み合わせで、放射され得る。
【００４４】
アンテナ３０４のサイズは、ジョセフソン接合１０４のパッド１０６に一致するように決定され得る。ジョセフソン接合１０４の各パッド１０６は、受信パッチ・アンテナとして機能することができるため、狭周波数帯域にわたって効率的に動作する共振デバイス／受信器と見なされ得る。この周波数帯域は、（例えば、パッチ・アンテナの性質によって）各パッド１０６の長さの約４倍の波長を有する電磁信号／電磁波を含むことができる。したがって、この周波数帯域内の信号（例えば、２分の１波長または４分の１波長あるいはその両方の信号）をパッド１０６の上に効率的に局所化する／方向付けるように、アンテナ３０４のサイズが適切に決定され得る。当業者は、アンテナのサイズを決定するための既知の方法が組み込まれ得るということを理解するであろう。
【００４５】
ＶＣＯ３０２は、エミッタ・チップ１０８上に存在することができるマイクロコントローラ３０６によって制御され得る。マイクロコントローラ３０６は、少なくとも１つのコンピュータ処理ユニット（例えば、プロセッサ）、コンピュータ可読ストレージ／メモリ、プログラム可能な入出力周辺機器（例えば、スイッチ、ボタン、リレー、ソレノイド、発光ダイオード、液晶ディスプレイ、センサなど）などを備えることができる。当業者は、従来技術において知られた任意のプログラム可能なマイクロコントローラが組み込まれ得るということを理解するであろう。
【００４６】
マイクロコントローラ３０６は、電磁信号１１２を生成するための信号を（例えば、信号線３０８を介して）ＶＣＯ３０２に送信することができる。例えば、マイクロコントローラ３０６は、信号線３０８を介して電源投入信号を送信し、それによって、ＶＣＯ３０２に、電源を投入して電磁信号１１２の生成を開始させることができる。別の例として、マイクロコントローラ３０６は、信号線３０８を介して電源切断信号を送信し、それによって、ＶＣＯ３０２に、電源を切断して電磁信号１１２の生成を停止させることができる。このようにして、電磁信号１１２の期間が制御され得る。電源投入信号／電源切断信号は、単一ビットの信号であるか（例えば、０が電源切断を表し、１が電源投入を表す）、または従来技術において知られた任意のその他の信号であるか、あるいはその両方であることができる。
【００４７】
図４は、例えば図３のシステム３００によって実装され得るコンピュータ実装方法４００を示している。
【００４８】
ステップ４０２で、プロセッサに動作可能なように結合されたマイクロコントローラが、第１の電源投入信号を第１のＶＣＯに送信することができる。ステップ４０４で、第１の電源投入信号に基づいて、第１のＶＣＯが第１の電磁波（例えば、実質的に前述したように、第１のＶＣＯの出力線を流れる交流電流／交流電圧）を生成することができる。ステップ４０６で、第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合がアニールされ得る。このアニーリングを容易にするために、実質的に前述したように、第１のアンテナが、第１の電磁波を第１の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットに向かって方向付けることができる。これによって、超伝導量子ビット・チップ上に存在することができる第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合を加熱することができる。
【００４９】
図５は、複数の量子ビットのアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの側面概略図である。図に示されているように、システム５００は、チップ１０２、ジョセフソン接合１０４、パッド１０６、エミッタ・チップ１０８、および電磁信号１１２を放射／生成するか、または局所化する／方向付けるか、あるいはその両方を実行することができるＲＦエミッタ１１０を備えることができる。
【００５０】
システム５００は、コンデンサ・パッドの第２のセット５０４を含んでいる、量子ビット・チップ１０２上の第２の量子ビットの第２ジョセフソン接合５０２と、１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第２のセット５０４に向かって／の上に／の上に向けて、第２の電磁信号／電磁波５０８を放射／生成して局所化し／方向付け、それによって第２ジョセフソン接合５０２をアニールすることができる、エミッタ・チップ１０８上の第２のＲＦエミッタ５０６とを、さらに備えることができる。さらに、第２のＲＦエミッタ５０６は、ＲＦエミッタ１１０が電磁信号１１２を放射して局所化するのとは独立して同時に、または連続して、第２の電磁信号５０８を放射／生成して局所化する／方向付けることができ、それによって、ジョセフソン接合１０４および第２のジョセフソン接合５０２の独立した同時の、または連続的な局所化されたアニーリングをそれぞれ容易にする。電磁信号１１２および第２の電磁信号５０８はそれぞれ、それらの各ＲＦエミッタによって独立して局所化され得る／方向付けられ得るため、実質的に互いに干渉することなく、空間／空中を伝搬するか、またはそれらの各対象の量子ビット／コンデンサ・パッドによって受信されるか、あるいはその両方が実行され得る。言い換えると、電磁信号１１２は、第２のジョセフソン接合５０２をアニールしないように伝搬することができ、第２の電磁信号５０８は、ジョセフソン接合１０４をアニールしないように伝搬することができる。さらに、ジョセフソン接合１０４および第２のジョセフソン接合５０２は、（２つの接合１０４および５０２がアニーリングの個別のまたは異なるあるいはその両方のレベルを実現できるように、かつ１つの接合のアニーリングが他の接合のアニーリングに影響を与えないように）電磁信号１１２および５０８の局所化された放射によって独立してアニールされ得るだけでなく、同時にアニールされることも可能であり、それによって、時間を節約し、連続的アニーリングを大幅に上回る利点を構成する。
【００５１】
さらに、図５に示されているように、ＲＦエミッタ１１０は、ジョセフソン接合１０４のパッド１０６の上に配置することができ、第２のＲＦエミッタ５０６は、第２のジョセフソン接合５０２のパッド５０４の上に配置することができる。これは、電磁信号１１２および５０８がそれらの各対象のジョセフソン接合のみによって受信される（例えば、信号１１２が、接合５０２のパッド５０４ではなく、接合１０４のパッド１０６によって受信され、信号５０８が、接合１０４のパッド１０６ではなく、接合５０２のパッド５０４によって受信される）ように、電磁信号１１２および５０８を局所化する／方向付けるのに役立つことができる。
【００５２】
図６は、図５のＲＦエミッタ１１０および５０６の高レベルの構造／構成を示している。
【００５３】
システム６００は、ＶＣＯ３０２、アンテナ３０４、およびマイクロコントローラ３０６を備えることができる。さらに、第２のＲＦエミッタ５０６は、第２のＶＣＯ６０２および第２のアンテナ６０４を備えることができる。実質的に前述したように、マイクロコントローラ３０６が、信号線３０８を介して電源投入信号／電源切断信号を送信することによってＶＣＯ３０２を制御できるのと同様に、マイクロコントローラ３０６は、信号線６０６を介して電源投入信号／電源切断信号を送信することによってＶＣＯ６０２を同様に制御することができる。マイクロコントローラ３０６は、（例えば、第２のＶＣＯ６０２によって）第２の電磁信号５０８を生成し、（例えば、第２のアンテナ６０４によって）チップ１０２上の第２のジョセフソン接合５０２のパッド５０４に向かって／の上に／の上に向けて方向付け、それによって第２のジョセフソン接合５０２をアニールするための信号を、第２のＲＦエミッタ５０６に送信することができる。実質的に前述したように、ＶＣＯ３０２および第２のＶＣＯ６０２は、両方とも個別に電圧および周波数を調整可能である。
【００５４】
前述したように、本発明そのような実施形態は、多量子ビット・チップ上の複数の量子ビットの独立した同時の（または連続的な）局所化されたアニーリングを容易にし、それによって、従来の連続的アニーリングを大幅に上回る利点を構成することができる。さらに、ＶＣＯ３０２および第２のＶＣＯ６０２がそれぞれ電力調整され得る（例えば、下で説明されているように、電圧レギュレータをそれぞれ備えることができる）ため、（例えば、信号が生成されるときに）１つのＶＣＯによる電力使用量／電力散逸が他のＶＣＯによる電力使用量／電力散逸に影響を与えるのを、防ぐことができる。したがって、システム６００全体の外部電源経路が不要になり、それによって、従来のフォトニック・レーザー・アニール装置の問題を解決する。
【００５５】
図７は、コンピュータ実装方法を示しており、このコンピュータ実装方法はコンピュータ実装方法４００を含むことができ、第２のＶＣＯによる第２のジョセフソン接合のアニーリングをさらに含むことができる。
【００５６】
最初の３つのステップは、前述したとおりであることができる。ステップ４０２で、プロセッサに動作可能なように結合されたマイクロコントローラが、第１の電源投入信号を第１のＶＣＯに送信することができる。４０４で、第１の電源投入信号に基づいて、第１のＶＣＯが第１の電磁波を生成することができる。４０６で、第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合がアニールされ得る。これは、第１の電磁波を第１の量子ビットのコンデンサ・パッドの第１のセットに向かって方向付けることができる第１のアンテナによって、容易にされ得る。これによって、超伝導量子ビット・チップ上に位置することができる第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合を加熱することができる。
【００５７】
ここで、７０２で、マイクロコントローラが第２の電源投入信号を第２のＶＣＯに送信することができる。７０４で、第２の電源投入信号に基づいて、第２のＶＣＯが第２の電磁波を生成することができる。７０６で、第２の量子ビットの第２のジョセフソン接合がアニールされ得る。これは、第２の電磁波を第２の量子ビットのコンデンサ・パッドの第２のセットに向かって方向付けることができる第２のアンテナによって、容易にされ得る。これによって、チップ上に位置することができる第２の量子ビットの第２のジョセフソン接合を加熱することができる。やはり、本発明のこれらの実施形態の利点は、（例えば、各ＶＣＯが個別に電力調整され得るため）外部電源の経路を定める必要性をなくすことである。
【００５８】
さらに、実質的に前述したように、第１および第２のＶＣＯは、個別に電圧および周波数を調整可能であることができる。
【００５９】
量子ビット・アニーリング・システム５００および６００、ならびにコンピュータ実装方法７００は、多量子ビット・チップ上の複数の量子ビットの並列／同時アニーリングを表すように一般化され得る。例えば、一般化されたシステムは、１つまたは複数のジョセフソン接合（例えば、１０４および５０２）および１つまたは複数のコンデンサ・パッドの１つまたは複数のセット（例えば、１０６および５０４）と共に１つまたは複数の量子ビットを含んでいる超伝導量子ビット・チップ（例えば、１０２）を備えることができる。さらに、一般化されたシステムは、量子ビットのジョセフソン接合のアニーリングを制御するためのマイクロコントローラ（例えば、３０６）を備えることができる。一般化されたシステムは、マイクロコントローラから（例えば、信号線３０８および６０６を介して）電源投入信号または電源切断信号を受信する１つまたは複数のＶＣＯ（例えば、３０２および６０２）を含むこともできる。さらに、一般化されたシステムは、１つまたは複数のアンテナ（例えば、３０４および６０４）を備えることができる。マイクロコントローラは、ＶＣＯに電磁波（例えば、１１２および５０８）を生成させるための信号をＶＣＯに送信することができ、実質的に前述したように、この電磁波は、アンテナによって、量子ビットのパッドのセットに向かって方向付けられ、それによって、量子ビットのジョセフソン接合をアニールすることができる。やはり、これの利点は、多量子ビット・チップ上の複数の量子ビットのアンテナに基づくアニーリングを容易にすること、および従来技術において知られた従来のフォトニック・レーザー・アニール装置とは対照的に、（下で説明されているように）ＶＣＯが個別に電力調整され得るため、電源経路の必要性をなくすことである。
【００６０】
ＶＣＯ（例えば、３０２および６０２）は、独立して同時に（または連続して）動作し、それによって、１つまたは複数の量子ビット（例えば、１０４および５０２）の１つまたは複数のジョセフソン接合の独立した同時の、または連続的な局所化されたアニーリングを容易にすることができる。これの利点は、従来の連続的アニーリングよりも時間を節約することである。本発明のさまざまな他の実施形態では、実質的に前述したように、ＶＣＯ（例えば、３０２および６０２）は、独立して電圧および周波数を調整可能であることができる。
【００６１】
図８は、コンピュータ実装方法７００の一般化された形態であるコンピュータ実装方法８００を示している。
【００６２】
ステップ８０２で、システムのマイクロコントローラが、１つまたは複数の電源投入信号をシステムの１つまたは複数のＶＣＯに送信することができる。ステップ８０４で、ＶＣＯが、電源投入信号に基づいて１つまたは複数の電磁波を生成することができる。８０６で、１つまたは複数のジョセフソン接合がアニールされ得る。これは、電磁波をジョセフソン接合に向かって方向付け、それによってジョセフソン接合を加熱することができる１つまたは複数のアンテナによって、容易にされ得る。やはり、これの利点は、（例えば、ＶＣＯが個別に電力調整され得るため）外部電源経路決定を実行することを必要とせずに、多量子ビット・チップ上の複数の量子ビットの独立した同時の（または連続的な）局所化されたアニーリングを容易にすることである。
【００６３】
前述したように、これまでに説明されたＶＣＯは、電圧または周波数あるいはその両方を調整可能であることができ、個別に電力調整され得る。したがって、そのようなＶＣＯは、それらが生成する電磁信号の大きさまたは周波数あるいはその両方を制御することができ、外部電源経路を必要としない。そのような電圧または周波数あるいはその両方の調整可能性および電源経路の除去を容易にすることができる方法をさらによく理解するために、図９について検討する。図９は、ＤＡＣおよび電圧レギュレータを使用してアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの概略図である。図に示されているように、システム９００は、ＶＣＯ３０２、アンテナ３０４、およびマイクロコントローラ３０６を備えることができる。
【００６４】
さらに、システム９００は、電源電圧９０４を受信することができる電圧レギュレータ９０２およびＤＡＣ９０８をさらに備えることができる。高いレベルでは、ＤＡＣ９０８は、マイクロコントローラから（例えば、信号線９０６を介して）デジタル信号（例えば、制御信号）を受信して変換し、アナログ信号を生成する（例えば、信号線９１０に出力する）ことができる。次に、電圧レギュレータ９０２は、アナログ信号（または、アナログ信号によって表された電源電圧９０４の一定の割合などの、アナログ信号に基づく異なる電圧、あるいはその両方）をＶＣＯ３０２に供給することができる。このアナログ信号は、電磁信号１１２の期間、周波数、または大きさ、あるいはその組み合わせのうちの少なくとも１つを制御して、ジョセフソン接合１０４のアニーリングの定義されたレベルを実現することができる。
【００６５】
より詳細には、ＶＣＯ３０２は、ＶＣＯ３０２によって生成される波形（例えば、アンテナ３０４によって空間／空中を通って伝搬される前の電磁信号１１２）の少なくとも１つの特性（例えば、大きさ／振幅、波長、周波数など）を制御する少なくとも１つの入力信号を受信することができる。マイクロコントローラ３０６は、（例えば、前述した電源投入信号／電源切断信号と異なるか、またはこれらの信号に関連しているか、あるいはその両方であることができる）制御デジタル信号を、信号線９０６を介してＶＣＯ３０２に送信することができる。制御デジタル信号は、（例えば、１０進法で０〜２５５の範囲内の）８ビットのデジタル信号であることができる。本発明の他の実施形態では、制御信号は任意の数の古典的ビットを含むことができる。本発明のさらに他の実施形態では、制御信号はパルス幅変調デジタル信号またはアナログ信号あるいはその両方であることができる。
【００６６】
ＤＡＣ９０８によってマイクロコントローラ３０６から制御信号が受信された後に、ＤＡＣ９０８が制御デジタル信号をアナログ信号に変換することができる。ＤＡＣ９０８は、計算的には、受信されたデジタル信号から（例えば、一連の矩形関数／ステップ関数で構成された）区分的に一定な関数を構築することによって、そのような変換（例えば、有限精度数を連続的物理量に変換すること）を容易にすることができる。生成された区分的な応答を連続的関数に滑らかにするために、再構成フィルタが組み込まれ得る。当業者は、従来技術において知られた任意のＤＡＣ（例えば、オーバーサンプリング／補間ＤＡＣ、バイナリ加重ＤＡＣ、周期的ＤＡＣ、サーモメータコード化ＤＡＣ、ハイブリッドＤＡＣなど）が組み込まれ得るということを理解するであろう。
【００６７】
変換後に、電圧レギュレータ９０２によってアナログ信号が受信され得る。レギュレータ９０２は、電源電圧９０４、温度、負荷電流などにおける変動とは無関係に安定した電流／電圧を出力することができる。レギュレータ９０２は、電子電圧レギュレータ（例えば、実際の電圧出力を基準電圧と比較するフィードバック電圧レギュレータ（feedback voltage regulator）、または一連の抵抗器およびツェナー・ダイオードなど）であることができる。本発明の他の実施形態では、レギュレータ９０２は、電気機械式電圧レギュレータであることができる（例えば、ばねまたは重力の復元力を受ける鉄芯を含んでおり、高すぎる電流／電圧または低すぎる電流／電圧によって作り出された磁場の結果として、この芯が移動し、この移動がシステムを復元する機械的な電力の切り替えを引き起こす）。当業者が理解するであろうように、従来技術において知られた任意の電圧レギュレータが組み込まれ得る。
【００６８】
このアナログ信号は、電磁信号１１２の期間、周波数、または大きさのうちの少なくとも１つを制御して、ジョセフソン接合１０４のアニーリングの定義されたレベルを実現することができる。制御デジタル信号は、８ビットのデジタル信号であることができる。したがって、１０進法での制御デジタル信号の値は、２５５（例えば、８つの古典的ビットによって表され得る１０進法の最大数）のうちの比率／割合を表すことができ、この比率／割合が、ＤＡＣ９０８によってアナログ信号に保持／コード化され得る。電源電圧９０４のこの比率／割合は、レギュレータ９０２に供給された後に、レギュレータ９０２によって出力され、ＶＣＯ３０２によって受信され得る。次にＶＣＯ３０２は、受信された電源電圧９０４の比率／割合に従って、電磁信号１１２を生成することができる。例えば、制御デジタル信号の１０進法の値が２５５のうちの１９２である場合、レギュレータ９０２は、電源電圧９０４の約４分の３（例えば、１９２／２５５＝０．７５３）をＶＣＯ３０２に送信することができ、そのため、生成可能な最大周波数の４分の３を有するように、電磁信号１１２が生成され得る。本発明の他の実施形態では、ＶＣＯ３０２によって受信された電源電圧９０４の比率は、電磁信号１１２の大きさを同様に制御することができる。さらに他の実施形態では、ＶＣＯ３０２によって生成された電磁信号１１２の複数の特性（例えば、周波数および大きさの両方）を制御するために、複数のＤＡＣ９０８またはレギュレータ９０２あるいはその両方が組み込まれ得る。前述したように、そのような電力調整の利点は、従来のフォトニック・レーザー・アニーリング手法とは異なり、外部電源の経路を定める必要なしに、複数の量子ビットのアンテナに基づくアニーリングを容易にすることである（例えば、互いに制限すること、または干渉すること、あるいはその両方を行わずに、複数のＶＣＯ３０２が、電源電圧９０４の実質的に任意の比率を受信することができる）。さらに、ＤＡＣ９０８およびレギュレータ９０２がＲＦエミッタ１１０の外部にあるように示されているが、当業者は、そのような構成要素がＲＦエミッタ１１０の内部にも組み込まれ得るということを理解するであろう。
【００６９】
図１０は、コンピュータ実装方法１０００を示しており、コンピュータ実装方法１０００はコンピュータ実装方法４００を含むことができ、ＤＡＣを使用して量子ビットをアニールすることをさらに含むことができる。
【００７０】
図に示されているように、最初の３つのステップは、上で説明されたとおりであることができる。４０２で、プロセッサに動作可能なように結合されたマイクロコントローラが、第１の電源投入信号を第１のＶＣＯに送信することができる。４０４で、第１の電源投入信号に基づいて、第１のＶＣＯが第１の電磁波を生成することができる。４０６で、第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合がアニールされ得る。これは、第１の電磁波を第１の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットに向かって方向付けることができる第１のアンテナによって、容易にされ得る。これによって、チップ上に存在することができる第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合を加熱することができる。
【００７１】
ここで、ステップ１００２で、ＤＡＣがマイクロコントローラからのデジタル信号を変換してアナログ信号を生成することができる。ステップ１００４で、電圧レギュレータがアナログ信号（またはアナログ信号に基づく電圧）を第１のＶＣＯに供給することができる。さらに、実質的に前述したように、このアナログ信号は、第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合のアニーリングの定義されたレベルを実現するように、第１の電磁波の期間、周波数、または大きさのうちの少なくとも１つを制御することができる。
【００７２】
図１１は、直流／直流（ＤＣ／ＤＣ）コンバータおよび電圧レギュレータを使用してアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの概略図である。図に示されているように、システム１１００は、ＶＣＯ３０２と、アンテナ３０４と、制御デジタル信号を信号線９０６に生成することができるマイクロコントローラ３０６と、電源電圧９０４を受信することができる電圧レギュレータ９０２とを、備えることができる。
【００７３】
さらに、システム１１００は、直流／直流（ＤＣ／ＤＣ）コンバータ１１０２を備えることができる。ＤＣ／ＤＣ１１０２は、（例えば、信号線９０６を介して）マイクロコントローラから制御デジタル信号を受信し、変換済みＤＣ信号に変換する（例えば、信号線９１０に出力する）ことができる。ＤＣ／ＤＣ１１０２によって生成された変換済みＤＣ信号は、（例えば、制御デジタル信号と異なる電圧での）デジタル信号である。したがって、レギュレータ９０２は、図９に示されているようにアナログ入力を受け取ることができると同時に、図１１に示されているように、デジタル入力を受け取ることができる。しかし、当業者は、図９に関する説明の多くが図１１に当てはまることができるということを理解するであろう。すなわち、ＤＣ／ＤＣ１１０２は、マイクロコントローラ３０６からデジタル信号を受信して変換し、変換済みＤＣ信号を生成することができる。さらに、電圧レギュレータ９０２は、変換済みＤＣ信号（または変換済みＤＣ信号に基づく電圧）をＶＣＯ３０２に供給することができる。さらに、実質的に前述したように、変換済みＤＣ信号は、ジョセフソン接合１０４のアニーリングの定義されたレベルを実現するように、第１の電磁波１１２の期間、周波数、または大きさのうちの少なくとも１つを制御することができる。
【００７４】
ＤＣ／ＤＣ１１０２は、電子コンバータ（例えば、インダクタ／変圧器にエネルギーを蓄積するスイッチング・コンバータ、コンデンサにエネルギーを蓄積するスイッチング・コンバータ、ハード・スイッチ・コンバータ、共振コンバータ、連続／不連続コンバータなど）、または電気機械式コンバータ（例えば、発電動機など）、あるいはその両方であることができる。当業者は、従来技術において知られた任意のＤＡＣが組み込まれ得るということを理解するであろう。
【００７５】
図１２は、ＤＡＣおよび電圧レギュレータを使用してアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするコンピュータ実装方法のフロー図である。最初の３つのステップは、前述したとおりであることができる。４０２で、プロセッサに動作可能なように結合されたマイクロコントローラが、第１の電源投入信号を第１のＶＣＯに送信することができる。４０４で、第１の電源投入信号に基づいて、第１のＶＣＯが第１の電磁波を生成することができる。４０６で、第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合がアニールされ得る。これは、第１の電磁波を第１の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの第１のセットに向かって方向付けることができる第１のアンテナによって、容易にされ得る。これによって、超伝導量子ビット・チップ上に存在することができる第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合を加熱することができる。
【００７６】
ここで、１２０２で、ＤＣ／ＤＣがマイクロコントローラからのデジタル信号を変換して変換済みＤＣ信号を生成することができる。１２０４で、電圧レギュレータが変換済みＤＣ信号を第１のＶＣＯに供給することができる。さらに、実質的に前述したように、変換済みＤＣ信号は、第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合のアニーリングの定義されたレベルを実現するように、第１の電磁波の期間、周波数、または大きさのうちの少なくとも１つを制御することができる。
【００７７】
図１３は、ＰＷＭ信号を使用してアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの概略図である。図に示されているように、システム１３００は、ＶＣＯ３０２、アンテナ３０４、マイクロコントローラ３０６、および電圧レギュレータ９０２を備えることができる。
【００７８】
さらに、マイクロコントローラ３０６は、ＰＷＭ信号を（例えば、信号線１３０２内に）生成して、少なくとも電磁信号１１２の期間、周波数、または大きさを制御するように構成され得る。ＰＷＭ信号は、繰り返し素早く電源投入および電源切断されるデジタル信号であることができる。この電力スイッチングによって、従来のデジタル信号によって表される電圧／電流の平均値を低減し、それによって、連続的アナログ信号を近似することができる。例えば、１キロヘルツの周波数で５ボルトのデジタル信号と０ボルトのデジタル信号を均一に交互に入れ替えることによって、２．５ボルトの信号を近似することができる。信号が（例えば、５ボルトで）オンになる時間の割合を変更することによって、電圧の平均値が変更され得る。そのため、前述したように、マイクロコントローラ３０６からのＰＷＭ信号を使用して、電源電圧９０４の比率を表すことができる。次に、やはり電源電圧９０４のこの比率がＶＣＯ３０２に供給され、電磁信号１１２の特性（例えば、期間、周波数、大きさなど）を制御することができる。当業者は、図９および１１に関する説明の多くが図１３に当てはまることができるということを理解するであろう。したがって、電圧レギュレータ９０２は、マイクロコントローラ３０６からのＰＷＭ信号をＶＣＯ３０２に供給することができ、ＰＷＭ信号は、電磁信号１１２の期間、周波数、または大きさ、あるいはその組み合わせのうちの少なくとも１つを制御して、ジョセフソン接合１０４のアニーリングの定義されたレベルを実現することができる。これの利点は、システムに電力コンバータを含める必要性をなくすことである。
【００７９】
図１４は、ＰＷＭ信号を使用してアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするコンピュータ実装方法のフロー図である。最初の３つのステップ（例えば、４０２、４０４、および４０６）は、上で複数回説明されたとおりであることができる。
【００８０】
１４０２で、電圧レギュレータが、マイクロコントローラからのＰＷＭ信号を第１のＶＣＯに供給することができる。さらに、実質的に前述したように、ＰＷＭ信号は、第１の量子ビットの第１のジョセフソン接合のアニーリングの定義されたレベルを実現するように、第１の電磁波の期間、周波数、または大きさのうちの少なくとも１つを制御することができる。
【００８１】
図１５は、低ノイズ増幅器を使用してアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの概略図である。同様に、図１６は、高周波フィルタを使用してアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの概略図である。
【００８２】
低ノイズ増幅器１５０２または高周波（ＲＦ）フィルタ１６０２のうちの少なくとも１つは、ＶＣＯ３０２とアンテナ３０４の間で直列に電気的に結合され得る。低ノイズ増幅器（ＬＮＡ：low-noise amplifier）１５０２は、信号対ノイズ比に著しく悪影響を与えずに、ＶＣＯ３０２によって生成された波形を増幅する電子増幅器であることができる。したがって、ＬＮＡ１５０２は、（ＶＣＯ３０２によって生成された生の波形に基づく／に関連する）電磁信号１１２の特性を改善する／高めることができる。ＬＮＡ１５０２は、従来技術において知られた任意の増幅器またはＶＣＯ３０２によって生成された波形にゲインを提供できるデバイス（例えば、真空管、バイポーラ・トランジスタ、電界効果トランジスタ、トンネル・ダイオードなど）あるいはその両方であることができる。
【００８３】
一方、フィルタ１６０２は、ＶＣＯ３０２によって生成されてアンテナ３０４に供給される生の波形から不要な周波数成分を除去することができる受動信号処理フィルタ（passive signal processing filter）または能動信号処理フィルタ（active signal processing filter）であることができる。例えば、フィルタ１６０２は、さまざまな実施形態では、ＲＣフィルタ（例えば、抵抗器およびコンデンサを使用する）、ＲＬフィルタ（例えば、抵抗器およびインダクタを使用する）、オペアンプ、デジタル・フィルタ、結晶フィルタ、Ｔまたはπフィルタ、機械的フィルタ、表面弾性波フィルタ、バルク弾性波フィルタ、ガーネット・フィルタ、原子フィルタなどであることができる。
【００８４】
図１７は、アンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするチップ構造の概略図である。
【００８５】
図に示されているように、システム１７００は、バイポーラ接合／相補型金属酸化膜半導体（ＢｉＣＭＯＳ：bipolar-junction and complementary metal-oxide semiconductor）スタック構造を採用する半導体チップ（例えば、エミッタ・チップ１０８）を備えることができる。半導体チップは、半導体材料および導体材料の層を含むことができるため、既知の集積回路技術または手法あるいはその両方（例えば、フォトリソグラフィ、成膜、スパッタリング、蒸着、不純物添加など）によって形成され得る。説明を簡単にするために、図１７の電気的に重要な構成要素（例えば、ゲート、ドレイン、導体層、酸化層、ｐ型またはｎ型半導体など）は、単一の陰影／網掛け付きで示されており、フィルタ材料（例えば、スピンオン誘電体、基礎的基板など）は、陰影／網掛けなしで示されている。しかし、当業者は、そのような均一な網掛けまたは網掛けなしあるいはその両方が、さまざまな構成要素が同じ材料で作られなければならないことを示しておらず、代わりに、従来技術において知られているように、それらの構成要素が半導体チップ製造に適した異なる材料またはさまざまな材料あるいはその両方で作られ得るということを、理解するであろう。
【００８６】
このチップは、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ：bipolar-junction transistor）部分１７０２、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ：complementary metal-oxide semiconductor）部分１７０４、および上部の遠後工程（ＦＢＥＯＬ：far-back-end-of-line）部分１７０６という、少なくとも３つの異なる部分を含むことができる。すなわち、このチップはＢｉＣＭＯＳスタック構造を採用することができる。例示の目的で、図１７は、ＢＪＴ部分１７０２内の（例えば、エミッタ１７０８、ベース１７１０、およびコレクタ１７１２を含んでいる）汎用ＮＰＮバイポーラ接合トランジスタを示している。例示の目的で、図１７は、ＣＭＯＳ部分１７０４内の（例えば、ソース１７１４、ゲート１７１６、およびドレイン１７１８を含んでいる）汎用ｐ型ＣＭＯＳトランジスタも示している。最後に、上部のＦＢＥＯＬ部分１７０６内にアンテナ１７２０（例えば、パッチ・アンテナ）が示されており、任意のその他のＦＢＥＯＬの相互接続がチップ上に半田付けされ／取り付けられ得る。
【００８７】
従来のＣＭＯＳ技術は、通常、デジタル論理回路に適している。例えば、ＣＭＯＳ技術は、必要な駆動電流が低く、静的電力散逸が少なく、ノイズ・マージンがより大きく、より高い実装密度を可能にする（例えば、１つのＣＭＯＳデバイス当たりのコストがより低い）。一方、従来のＢＪＴ技術は、通常、高電圧または高周波数あるいはその両方の応用に適している。例えば、ＢＪＴ技術は、スイッチング速度が高く、単位面積当たりの高電流駆動を可能にし（例えば、高いゲインを可能にし）、アナログ信号を効果的に処理する。これらの両方のチップ構造を単一の基板上で組み合わせることによって、いずれかの単独の技術よりも良いチップ構造を独立して得ることができる。
【００８８】
これらの利点を考慮して、チップのＢＪＴ部分１７０２にＶＣＯ３０２を製造することができ、チップのＣＭＯＳ部分１７０４にマイクロコントローラ３０６を製造することができ、チップの上部のＦＢＥＯＬ部分１７０６にアンテナ３０４を製造することができる。
【００８９】
図１８は、マルチプレクサまたはデマルチプレクサを使用してアンテナに基づく量子ビット・アニーリングを容易にするシステムの概略図である。
【００９０】
図に示されているように、システム１８００は、１つまたは複数のジョセフソン接合と共に１つまたは複数の量子ビット１８０４および１８０６を含んでいる超伝導量子ビット・チップ１８０２を備えることができる。システム１８００は、量子ビット１８０４および１８０６のジョセフソン接合のアニーリングを制御するためのマイクロコントローラ１８０８と、マイクロコントローラ１８０８によって駆動されるＶＣＯ１８１０と、ＶＣＯ１８１０に結合されたマルチプレクサまたはデマルチプレクサ１８１２とを、さらに含むことができる。さらに、システム１８００は、１つまたは複数のアンテナ１８１４および１８１６を含むことができる。マイクロコントローラ１８０８は、デマルチプレクサ１８１２によってアンテナ１８１４および１８１６に供給される電磁波を生成するための信号をＶＣＯ１８１０に送信することができる。次にアンテナは、電磁波（例えば、信号１８１８および１８２０）をジョセフソン接合に向かって方向付け、それによって、ジョセフソン接合をアニールすることができる。アンテナごとに専用のＶＣＯを含まずに、アンテナによる量子ビットの連続的アニーリングが実行され得る。そのような場合、各アンテナ１８１４および１８１６は、（例えば、信号１８１８が最初に放射され、信号１８２０と同じであるか、または異なるか、あるいはその両方である、周波数、期間、または大きさ、あるいはその組み合わせを有するように）ＶＣＯ１８１０によって生成された電磁信号を連続して放射する／方向付けることができる。これによって、ＶＣＯに必要なチップ面積を最小限に抑えることができる。
【００９１】
電磁波の波長は、量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの長さの約４倍になることができる。
【００９２】
説明を簡単にするために、一連の動作としてコンピュータ実装方法が示され、説明される。本革新技術が、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、開示される対象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。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。
【００９３】
開示される対象のさまざまな態様の背景を提供するために、図１９および以下の説明は、開示される対象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１９は、例示的な非限定的動作環境のブロック図である。図１９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１９００は、コンピュータ１９１２を含むこともできる。コンピュータ１９１２は、処理ユニット１９１４、システム・メモリ１９１６、およびシステム・バス１９１８を含むこともできる。システム・バス１９１８は、システム・メモリ１９１６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１９１４に結合する。処理ユニット１９１４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その他のマルチプロセッサ・アーキテクチャが、処理ユニット１９１４として採用されてもよい。システム・バス１９１８は、インダストリ・スタンダード・アーキテクチャ（ＩＳＡ：Industry Standard Architecture）、マイクロ・チャネル・アーキテクチャ（ＭＣＡ：Micro Channel Architecture）、拡張ＩＳＡ（ＥＩＳＡ：Extended ISA）、インテリジェント・ドライブ・エレクトロニクス（ＩＤＥ：Intelligent DriveElectronics）、ＶＥＳＡローカル・バス（ＶＬＢ：VESA Local Bus）、ペリフェラル・コンポーネント・インターコネクト（ＰＣＩ：Peripheral Component Interconnect）、カード・バス、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ：Universal Serial Bus）、アドバンスト・グラフィック・ポート（ＡＧＰ：Advanced Graphics Port）、ファイヤーワイヤ（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１９１６は、揮発性メモリ１９２０および不揮発性メモリ１９２２を含むこともできる。起動中などにコンピュータ１９１２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１９２２に格納される。不揮発性メモリ１９２２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：programmable ROM）、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１９２０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）、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。
【００９４】
コンピュータ１９１２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１９は、ディスク・ストレージ１９２４を示している。ディスク・ストレージ１９２４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１９２４は、コンパクト・ディスクＲＯＭデバイス（ＣＤ−ＲＯＭ：compact disk ROM device）、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）、またはデジタル多用途ディスクＲＯＭドライブ（ＤＶＤ−ＲＯＭ：digital versatile disk ROM drive）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１９１８へのディスク・ストレージ１９２４の接続を容易にするために、インターフェイス１９２６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１９は、ユーザと、適切な動作環境１９００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１９２８を含むこともできる。ディスク・ストレージ１９２４に格納できるオペレーティング・システム１９２８は、コンピュータ１９１２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１９３０は、例えばシステム・メモリ１９１６またはディスク・ストレージ１９２４のいずれかに格納されたプログラム・モジュール１９３２およびプログラム・データ１９３４を介して、オペレーティング・システム１９２８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１９３６を介して、コマンドまたは情報をコンピュータ１９１２に入力する。入力デバイス１９３６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。これらおよびその他の入力デバイスは、インターフェイス・ポート１９３８を介してシステム・バス１９２８を通り、処理ユニット１９１４に接続する。インターフェイス・ポート１９３８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１９４０は、入力デバイス１９３６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１９１２に提供し、コンピュータ１９１２から出力デバイス１９４０に情報を出力できる。出力アダプタ１９４２は、特殊なアダプタを必要とする出力デバイス１９４０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１９４０が存在することを示すために提供される。出力アダプタ１９４２の例としては、出力デバイス１９４０とシステム・バス１９１８の間の接続の手段を提供するビデオ・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１９４４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。
【００９５】
コンピュータ１９１２は、リモート・コンピュータ１４４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１９４４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、マイクロプロセッサベースの機器、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１９１２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１９４６のみが、リモート・コンピュータ１９４４と共に示されている。リモート・コンピュータ１９４４は、ネットワーク・インターフェイス１９４８を介してコンピュータ１９１２に論理的に接続されてから、通信接続１９５０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１９４８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無線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１９５０は、ネットワーク・インターフェイス１９４８をシステム・バス１９１８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１９５０は、説明を明確にするために、コンピュータ１９１２内に示されているが、コンピュータ１９１２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１９４８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、およびイーサネット（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。
【００９６】
本発明は、任意の可能な統合の技術的詳細レベルで、システム、コンピュータ実装方法、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、プロセッサに本発明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・フロッピー（Ｒ）・ディスク、ハード・ディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ：random access memory）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ：read-only memory）、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）、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ：static random access memory）、ポータブル・コンパクト・ディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ：compact disc read-only memory）、デジタル多用途ディスク（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もできる。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、電波またはその他の自由に伝搬する電磁波、導波管またはその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。
【００９７】
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、無線送信、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。本発明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るか、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、本発明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。
【００９８】
本発明の態様は、本明細書において、本発明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その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１つまたは複数のブロックに指定される機能／動作を実施する手段を作り出すべく、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１つまたは複数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、その他のプログラム可能な装置上、またはその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１つまたは複数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、その他のプログラム可能なデータ処理装置、またはその他のデバイスに読み込むこともでき、それによって、一連の操作可能な動作を、コンピュータ上、その他のプログラム可能な装置上、またはコンピュータ実装プロセスを生成するその他のデバイス上で実行させる。
【００９９】
図内のフローチャートおよびブロック図は、本発明のさまざまな実施形態に従って、システム、コンピュータ実装方法、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、実際には、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、またはブロック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、規定された機能もしく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得るということにも注意する。
【０１００】
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、対象が説明されたが、当業者は、本開示がまたその他のプログラム・モジュールと組み合わせて実装され得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、本発明の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、ならびにコンピュータ、ハンドヘルド・コンピューティング・デバイス（例えば、ＰＤＡ、電話機）、マイクロプロセッサベースもしく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、その他のコンピュータ・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てもよい。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両方のメモリ・ストレージ・デバイスに配置され得る。
【０１０１】
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ことが可能か、または２つ以上のコンピュータ間で分散され得るか、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することができる。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、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その他の手段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。
【０１０２】
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対象は、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。
【０１０３】
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そ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るか、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、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、電気的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、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）（例えば、強誘電体ＲＡＭ（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、シンクロナスＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、ダブル・データ・レートＳＤＲＡＭ（ＤＤＲ  ＳＤＲＡＭ）、拡張ＳＤＲＡＭ（ＥＳＤＲＡＭ）、シンクリンクＤＲＡＭ（ＳＬＤＲＡＭ）、ダイレクト・ラムバスＲＡＭ（ＤＲＲＡＭ）、ダイレクト・ラムバス・ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＤＲＡＭ）、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。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そ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。
【０１０４】
本発明の実施形態では、１つまたは複数のジョセフソン接合および１つまたは複数のコンデンサ・パッドの１つまたは複数のセットと共に１つまたは複数の量子ビットを含んでいる超伝導量子ビット・チップと、１つまたは複数の量子ビットの１つまたは複数のジョセフソン接合のアニーリングを制御するためのマイクロコントローラと、マイクロコントローラから電源投入信号または電源切断信号を受信する１つまたは複数の電圧制御発振器と、１つまたは複数のアンテナとを備えているデバイスが提供されており、マイクロコントローラが、１つまたは複数の電圧制御発振器に電磁波を生成させるための信号を１つまたは複数の電圧制御発振器に送信し、この電磁波が、１つまたは複数のアンテナによって、１つまたは複数の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの１つまたは複数のセットに向かって方向付けられ、それによって、１つまたは複数の量子ビットの１つまたは複数のジョセフソン接合をアニールする。
【０１０５】
１つまたは複数の電圧制御発振器が、独立して同時に、または連続して動作し、それによって、１つまたは複数の量子ビットの１つまたは複数のジョセフソン接合の独立した同時の、または連続的な局所化されたアニーリングを容易にするのが好ましい。
【０１０６】
１つまたは複数の電圧制御発振器が独立して電圧および周波数を調整可能であるのが好ましい。
【０１０７】
本発明の別の実施形態では、システムのマイクロコントローラによって、１つまたは複数の電源投入信号をシステムの１つまたは複数の電圧制御発振器に送信することと、１つまたは複数の電圧制御発振器によって、１つまたは複数の電源投入信号に基づいて１つまたは複数の電磁波を生成することと、システムの１つまたは複数のアンテナを介して、１つまたは複数の電磁波を１つまたは複数のジョセフソン接合に向かって方向付け、それによって１つまたは複数のジョセフソン接合を加熱することによって、１つまたは複数のジョセフソン接合をアニールすることとを含んでいる、コンピュータ実装方法が提供されている。
【０１０８】
１つまたは複数の電圧制御発振器が個別に電圧および周波数を調整可能であるのが好ましい。
【０１０９】
本発明のさらに別の実施形態では、１つまたは複数のジョセフソン接合と共に１つまたは複数の量子ビットを含んでいる超伝導量子ビット・チップと、１つまたは複数の量子ビットの１つまたは複数のジョセフソン接合のアニーリングを制御するためのマイクロコントローラと、マイクロコントローラによって駆動される電圧制御発振器と、電圧制御発振器に結合されたデマルチプレクサと、１つまたは複数のアンテナとを備えている装置が提供されており、マイクロコントローラが、デマルチプレクサによって１つまたは複数のアンテナに供給される電磁波を生成するための信号を電圧制御発振器に送信し、これらのアンテナが、電磁波を１つまたは複数の量子ビットの１つまたは複数のジョセフソン接合に向かって方向付け、それによって、１つまたは複数の量子ビットの１つまたは複数のジョセフソン接合をアニールする。
【０１１０】
電磁波の波長が、１つまたは複数の量子ビットの１つまたは複数のコンデンサ・パッドの長さの約４倍である、請求項２４に記載の装置。
【０１１１】
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、本発明を説明する目的で、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、本発明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」が請求項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。本発明のさまざまな実施形態の説明は、例示の目的で提示されているが、網羅的であることは意図されていないか、または開示された本発明の実施形態に制限されない。記載された実施形態の範囲を逸脱することなく多くの変更および変形が可能であることは、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、本発明の原理、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良く説明するため、または他の当業者が本明細書で開示された本発明の実施形態を理解できるようにするために選択されている。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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