(57)【要約】  遠方界放射が低減された対称量子ビットが提供される。１つの例では、量子ビット・デバイスは、量子ビット・デバイスの画定された場所のまわりに配置された超伝導キャパシタ・パッドの第１の群であって、第１の極性を有する２つ以上の超伝導キャパシタ・パッドを備える超伝導キャパシタ・パッドの第１の群と、量子ビット・デバイスの画定された場所のまわりに、超伝導キャパシタ・パッドの第１の群と交互配列で配置された超伝導キャパシタ・パッドの第２の群であって、第１の極性と反対の第２の極性を有する２つ以上の超伝導キャパシタ・パッドを備える超伝導キャパシタ・パッドの第２の群とを含む。
2021532585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
量子ビット・デバイスであって、
前記量子ビット・デバイスの画定された場所のまわりに配置された超伝導キャパシタ・パッドの第１の群であり、第１の極性を有する２つ以上の超伝導キャパシタ・パッドを含む、超伝導キャパシタ・パッドの前記第１の群と、
前記量子ビット・デバイスの前記画定された場所のまわりに、超伝導キャパシタ・パッドの前記第１の群と交互配列で配置された超伝導キャパシタ・パッドの第２の群であり、前記第１の極性と反対の第２の極性を有する２つ以上の超伝導キャパシタ・パッドを含む、超伝導キャパシタ・パッドの前記第２の群と
を備える、量子ビット・デバイス。
【請求項２】
超伝導キャパシタ・パッドの前記第１の群のそれぞれのパッド同士を電気的に結合するコネクタの第１の組と、
超伝導キャパシタ・パッドの前記第２の群のそれぞれのパッド同士を電気的に結合するコネクタの第２の組と
をさらに備える、請求項１に記載の量子ビット・デバイス。
【請求項３】
コネクタの前記第１の組とコネクタの前記第２の組が、前記画定された場所のまわりに回転対称である、請求項２に記載の量子ビット・デバイス。
【請求項４】
前記量子ビット・デバイスがさらに、コネクタの前記第１の組の表面の少なくとも一部分に形成された酸化物バリヤを備え、コネクタの前記第２の組の少なくとも一部分が、コネクタの前記第１の組とは反対側の前記酸化物バリヤの表面に形成され、それによって、コネクタの前記第１の組とコネクタの前記第２の組との間にジョセフソン接合が画定される、請求項２に記載の量子ビット・デバイス。
【請求項５】
超伝導キャパシタ・パッドの前記第１の群および超伝導キャパシタ・パッドの前記第２の群のそれぞれのパッドの間に形成されたそれぞれのキャパシタ・ギャップ
をさらに備える、請求項１に記載の量子ビット・デバイス。
【請求項６】
超伝導キャパシタ・パッドの前記第１の群または超伝導キャパシタ・パッドの前記第２の群のうちの少なくとも一方のそれぞれのパッドに隣接して配置されたそれぞれの結合パッド
をさらに備える、請求項１に記載の量子ビット・デバイス。
【請求項７】
前記それぞれの結合パッドが、バス共振器または読み出し部共振器のうちの少なくとも一方と結び付けられる、請求項６に記載の量子ビット・デバイス。
【請求項８】
方法であって、
超伝導金属層の画定された場所のまわりに配置された第１の超伝導キャパシタ・パッドを電気的に結合するコネクタの第１の組を形成することと、
コネクタの前記第１の組の表面を酸化して酸化コネクタ層を得ることと、
前記超伝導金属層の前記画定された場所のまわりに配置された第２の超伝導キャパシタ・パッドを電気的に結合するコネクタの第２の組を形成することと
を含み、コネクタの前記第２の組の少なくとも一部分が前記酸化コネクタ層の上に形成されて、前記酸化コネクタ層においてコネクタの前記第１の組とコネクタの前記第２の組との間にジョセフソン接合が得られる、方法。
【請求項９】
コネクタの前記第１の組およびコネクタの前記第２の組がアルミニウムを含み、前記ジョセフソン接合が酸化アルミニウムを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記超伝導金属層にそれぞれのキャパシタ・ギャップをエッチングすることをさらに含み、前記それぞれのキャパシタ・ギャップが、前記第１の超伝導キャパシタ・パッドおよび前記第２の超伝導キャパシタ・パッドを画定する、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
コネクタの前記第１の組またはコネクタの前記第２の組の少なくとも一方をアンダーカットし、それによって、デバイス・エネルギー損失に対する前記キャパシタ・ギャップと超伝導キャパシタ・パッドとの中心部分の寄与を低減すること
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の超伝導キャパシタ・パッドまたは前記第２の超伝導キャパシタ・パッドのそれぞれと隣接する前記超伝導金属層に、それぞれの結合パッドをエッチングすること
をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は量子計算に関し、より詳細には、量子ビット設計および量子コンピュータの製作を容易にする技術に関する。
【０００２】
コンピュータ技術が進歩し、従来の計算デバイスの物理的スケールが縮小するにつれて量子計算への関心が、従来のコンピュータの物理的限界を超えてコンピュータ技術が進歩し続けることを可能にする技術として高まっている。量子コンピュータは、量子バスで結合された量子ビットのアレイを含み得る超伝導量子論理回路によって動作することができる。利用できる量子ビットの種類の１つがトランズモン（transmon）量子ビットであり、Kochらの“Charge- insensitive qubit design derived from the Cooper pair box,” Phys. Rev. A 76, 042319 (2007)で論じられている。Kochらによって論じられているように「（１つの）トランズモンは、２つのジョセフソン接合を介して結合されているが残りの回路からは分離されている２つの超伝導アイランドから成る」。Kochらはさらに、トランズモンが「ゲート容量Ｃｇの同様の増大を伴う大きい静電容量ＣＢを介した２つの超伝導体の分流接続部」を含む、と論じている。
【０００３】
トランズモン量子ビットに付随する静電容量により、放射損失、ならびに別個の量子ビットと個々の量子ビットから放出される遠方界放射（far-field radiation）との間のクロストークが生じることがあり、これらは両方とも量子ビット回路サイズおよび効率に悪影響を及ぼし得る。別々の量子ビット間のクロストークを低減する技法は、Abrahamらの米国特許第8,972,921号、“SYMMETRIC PLACEMENT OF COMPONENTS ON A CHIP TO REDUCE CROSSTALK INDUCED BY CHIP MODES”で論じられている。Abrahamらは、下記による量子ビット間クロストークの低減を論じている。
「互いの鏡像として基板上に構成された２つの回路を備えるチップ。それぞれの回路は、．．．ＲＦエネルギーを保存するマイクロ波共振器または高調波発振器と相互作用するマイクロ波パルスによって調べられる、３つの量子ビットを含む。回路はまたそれぞれ、駆動信号を導入し回路の出力信号を受け取るための５つのポートを含む」
（参照数字は省略）。しかし、個々の量子ビットから放出される遠方界放射に関して、前記放射を低減することによりマルチ量子ビット回路のサイズおよび効率を改善する技法が当技術分野で必要とされている。
【発明の概要】
【０００４】
以下では、本発明の１つまたは複数の実施形態についての基本的な理解を得るための概要を提示する。この概要は、重要または絶対必要な要素を特定するものでも、特定の実施形態の何らかの範囲または特許請求の何らかの範囲を描写するものでもない。その唯一の目的は、後で提示するより詳細な説明の前置きとして、概念を簡略な形で提示することにある。
【０００５】
本発明の一実施形態によれば、量子ビット・デバイスは、量子ビット・デバイスの画定された場所のまわりに配置された超伝導キャパシタ・パッドの第１の群を含み、この超伝導キャパシタ・パッドの第１の群は、第１の極性を有する２つ以上の超伝導キャパシタ・パッドを含む。量子ビット・デバイスはまた、量子ビット・デバイスの画定された場所のまわりに、超伝導キャパシタ・パッドの第１の群と交互配列で配置された超伝導キャパシタ・パッドの第２の群を含み、この超伝導キャパシタ・パッドの第２の群は、第１の極性と反対の第２の極性を有する２つ以上の超伝導キャパシタ・パッドを含む。この実施形態による量子ビット・デバイスは、いくつかある利点の中で特に、遠方界放射の低減および量子ビット・デバイス・サイズの低減という利点を有する。
【０００６】
本発明のいくつかの実施形態では、量子ビット・デバイスはさらに、超伝導キャパシタ・パッドの第１の群のそれぞれのパッド同士を電気的に結合するコネクタの第１の組と、超伝導キャパシタ・パッドの第２の群のそれぞれのパッド同士を電気的に結合するコネクタの第２の組とを含み得る。接合部の第１の組と接合部の第２の組は、画定された場所のまわりに回転対称とすることができ、その結果、量子ビット・デバイスの構造的完全性が向上することになる。さらに、または別法として、量子ビット・デバイスはさらに、コネクタの第１の組の表面の少なくとも一部分に形成された酸化物バリヤを含み、コネクタの第２の組の少なくとも一部分は、コネクタの第１の組とは反対側の酸化物バリヤの表面に形成することができ、それによって、コネクタの第１の組とコネクタの第２の組との間にジョセフソン接合が画定され、このジョセフソン接合は、いくつかある利点の中で特に、向上した機械的安定性を有し得る。量子ビット・デバイスはまた、超伝導キャパシタ・パッドの第１の群および超伝導キャパシタ・パッドの第２の群のそれぞれのパッドの間に形成されたそれぞれのキャパシタ・ギャップを含むこともでき、キャパシタ・ギャップのサイズが放射損失に及ぼす影響の低減によってキャパシタ・ギャップのサイズを増大させることができる。量子ビット・デバイスはさらに、超伝導キャパシタ・パッドの第１の群または超伝導キャパシタ・パッドの第２の群のうちの少なくとも一方のそれぞれのパッドに隣接して配置されたそれぞれの結合パッドを含むことができ、その結果、いくつかある利点の中で特に、量子ビット間の結合が低減され、量子ビット回路全体のサイズが低減されることになり得る。それぞれの結合パッドは、たとえばバス共振器（bus resonator）または読み出し部共振器（readout resonator）のうちの少なくとも一方と結び付けることができる。
【０００７】
本発明の別の実施形態によれば、量子ビット・デバイスは、量子ビット・デバイスの画定された場所のまわりに配置された第１の超伝導キャパシタ・パッドを電気的に接続するコネクタの第１の組を含み得る。量子ビット・デバイスはまた、量子ビット・デバイスの画定された場所のまわりに配置された第２の超伝導キャパシタ・パッドを電気的に接続するコネクタの第２の組と、コネクタの第１の組とコネクタの第２の組の間に形成されたジョセフソン接合とを含み得る。この実施形態による量子ビット・デバイスは、いくつかある利点の中で特に、遠方界放射の低減および量子ビット・デバイス・サイズの低減という利点を有する。
【０００８】
本発明のいくつかの実施形態では、第１の超伝導キャパシタ・パッドは第１の極性を有することができ、第２の超伝導キャパシタ・パッドは、第１の極性と反対の第２の極性を有することができ、第１の超伝導キャパシタ・パッドと第２の超伝導キャパシタ・パッドは、量子ビット・デバイスの画定された場所のまわりに交互配列で配置することができ、その結果、放射損失に対するキャパシタ・パッドの寄与が低減することになる。別の実施形態では、酸化物バリヤをコネクタの第１の組の表面の少なくとも一部分に形成することができ、コネクタの第２の組の少なくとも一部分は、コネクタの第１の組とは反対側の酸化物バリヤの表面に形成することができ、それによって、コネクタの第１の組とコネクタの第２の組との間にジョセフソン接合が画定されると共に、ジョセフソン接合の機械的安定性が向上する。コネクタの第１の組とコネクタの第２の組は、画定された場所のまわりに回転対称とすることができ、その結果、量子ビット・デバイスの構造的完全性が向上することになる。量子ビット・デバイスはさらに、第１の超伝導キャパシタ・パッドまたは第２の超伝導キャパシタ・パッドのそれぞれに隣接して配置されたそれぞれの結合パッドを含むことができ、その結果、いくつかある利点の中で特に、量子間の結合が低減し、量子ビット回路全体のサイズが低減することになり得る。
【０００９】
本発明の別の実施形態によれば、方法は、超伝導金属層の画定された場所のまわりに配置された第１の超伝導キャパシタ・パッドを電気的に結合する、コネクタの第１の組を形成することと、コネクタの第１の組の表面を酸化して酸化コネクタ層を得ることと、超伝導金属層の画定された場所のまわりに配置された第２の超伝導キャパシタ・パッドを電気的に結合する、コネクタの第２の組を形成することとを含む。コネクタの第２の組の少なくとも一部分を酸化コネクタ層の上に形成して、酸化コネクタ層においてコネクタの第１の組とコネクタの第２の組との間にジョセフソン接合を得ることができる。この実施形態による方法には、いくつかある利点の中で特に、遠方界放射が低減され量子ビット・サイズが低減された量子ビット・デバイスを製作するという利点がある。
【００１０】
本発明のいくつかの実施形態では、コネクタの第１の組およびコネクタの第２の組はアルミニウムを含むことができ、ジョセフソン接合は酸化アルミニウムを含むことができ、その結果、デバイス製作、および製作に使用される材料の簡易性が向上することになる。この方法はさらに、超伝導金属層にそれぞれのキャパシタ・ギャップをエッチングすることをさらに含むことができ、それぞれのキャパシタ・ギャップは、第１の超伝導キャパシタ・パッドおよび第２の超伝導キャパシタ・パッドを画定し、その結果、デバイス製作の簡易性が同様に向上することになり得る。この方法はさらに、コネクタの第１の組またはコネクタの第２の組の少なくとも一方をアンダーカットし、それによって、デバイス・エネルギー損失に対するキャパシタ・ギャップと超伝導キャパシタ・パッドとの中心部分の寄与を低減することを含み得る。この方法はまた、第１の超伝導キャパシタ・パッドまたは第２の超伝導キャパシタ・パッドのそれぞれと隣接する超伝導金属層に、それぞれの結合パッドをエッチングすることをさらに含むことができ、その結果、いくつかある利点の中で特に、量子間の結合が低減し、量子ビット回路全体のサイズが低減することになり得る。
【００１１】
本発明の追加の実施形態によれば、量子ビット・デバイスは、量子ビット・デバイスの画定された場所のまわりに配置された複数の超伝導キャパシタ・パッドを含むことができ、量子ビット・デバイスの画定された場所のまわりに配置された複数の超伝導キャパシタ・パッドのそれぞれは、第１の極性と第１の極性の反対である第２の極性との間で交番するそれぞれの極性と、複数の超伝導キャパシタ・パッドのうちの同じ極性を有するそれぞれのパッド同士を電気的に結合するエアブリッジ構造体とを有する。この実施形態による量子ビット・デバイスは、いくつかある利点の中で特に、遠方界放射の低減および量子ビット・サイズの低減という利点を有する。
【００１２】
本発明のいくつかの実施形態では、量子ビット・デバイスは、第１の極性を有する第１の超伝導キャパシタ・パッドと第２の極性を有する第２の超伝導キャパシタ・パッドとの間に少なくとも形成されたジョセフソン接合を含むことができ、その結果、いくつかある利点の中で特に、効率的で機械的に安定したジョセフソン接合を得ることができるようになる。エアブリッジ構造体は、量子ビット・デバイスの基板から非ゼロの距離に懸垂させることができ、複数の超伝導キャパシタ・パッドのうちの第１の極性を有するそれぞれの第２のパッドを電気的に結合することができ、量子ビット・デバイスはさらに、複数の超伝導キャパシタ・パッドのうちの第２の極性を有するそれぞれの第１のパッドを電気的に結合する、量子ビット・デバイスの基板に隣接する接続構造体を含むことができる。エアブリッジ構造体を懸垂させることによって、量子ビット・デバイスは、いくつかある利点の中で特に、エネルギー損失に対する量子ビット・デバイスの中心部分の寄与の低減という利点を有することができる。量子ビット・デバイスはさらに、複数の超伝導キャパシタ・パッドのそれぞれの間に形成されたキャパシタ・ギャップを含むことができ、キャパシタ・ギャップのサイズが放射損失に及ぼす影響の低減によってキャパシタ・ギャップのサイズを増大させることができる。量子ビット・デバイスはさらに、複数の超伝導キャパシタ・パッドのそれぞれに隣接して配置されたそれぞれの結合パッドを含むことができ、それぞれの結合パッドは、バス共振器または読み出し部共振器の少なくとも一方と結び付けられ、その結果、いくつかある利点の中で特に、量子ビット間の結合が低減され、量子ビット回路全体のサイズが低減されることになり得る。
【００１３】
本発明のさらに別の実施形態によれば、方法は、誘電体材料の上に堆積された超伝導金属層にそれぞれのキャパシタ・ギャップをエッチングすることを含むことができ、それぞれのキャパシタ・ギャップは、超伝導金属層の画定された場所のまわりに配置された複数の超伝導キャパシタ・パッドを形成し、超伝導金属層の画定された場所のまわりに配置された複数の超伝導キャパシタ・パッドのそれぞれは、第１の極性と第１の極性の反対である第２の極性との間で交番するそれぞれの極性を有する。この方法はさらに、複数の超伝導キャパシタ・パッドのうちの同じ極性を有するそれぞれのパッド同士を電気的に結合するエアブリッジ構造体を形成することを含み得る。この実施形態による方法は、いくつかある利点の中で特に、遠方界放射が低減された量子ビット・デバイスを製作するという利点を有する。
【００１４】
本発明のいくつかの実施形態では、方法はまた、第１の極性を有する第１の超伝導キャパシタ・パッドと第２の極性を有する第２の超伝導キャパシタ・パッドとの間にジョセフソン接合を少なくとも形成して、酸化コネクタ層においてコネクタの第１の組とコネクタの第２の組との間にジョセフソン接合を得ることを含むこともでき、その結果、いくつかある利点の中で特に、効率的で機械的に安定したジョセフソン接合を得ることができるようになる。エアブリッジ構造体を形成することは、複数の超伝導キャパシタ・パッドのうちの第１の極性を有するそれぞれのパッド同士を電気的に結合する接続構造体を誘電体材料の上に形成することと、エアブリッジ構造体を誘電体材料の上に形成することとを含むことができ、このエアブリッジ構造体は、複数の超伝導キャパシタ・パッドのうちの第２の極性を有するそれぞれのパッド同士を電気的に結合し、エアブリッジ構造体を形成することはさらに、エアブリッジ構造体をアンダーカットし、それによってエアブリッジ構造体を誘電体材料から解放し、エネルギー損失に対する量子ビット・デバイスの中心部分の寄与を低減することを、いくつかある利点の中で特に含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の１つまたは複数の実施形態による、遠方界放射が低減された対称量子ビット・デバイスの概略図である。
【図２】本発明の様々な実施形態による、接合部のそれぞれの組を有する量子ビット・デバイスの概略図である。
【図３】本発明の様々な実施形態による、それぞれの結合パッドを有する量子ビット・デバイスの概略図である。
【図４】本発明の様々な実施形態による、遠方界放射が低減された対称量子ビットを製作するための処理ステップを示す図である。
【図５】本発明の様々な実施形態による、遠方界放射が低減された対称量子ビットを製作するための処理ステップを示す図である。
【図６】本発明の様々な実施形態による、遠方界放射が低減された対称量子ビットを製作するための処理ステップを示す図である。
【図７】本発明の様々な実施形態による、遠方界放射が低減された対称量子ビットを製作するための処理ステップを示す図である。
【図８】本発明の様々な実施形態による、遠方界放射が低減された対称量子ビットを製作するための処理ステップを示す図である。
【図９】本発明の１つまたは複数の実施形態による、遠方界放射が低減された代替の対称量子ビット・デバイスの概略図である。
【図１０】本発明の様々な実施形態による、コネクタのそれぞれの組を有する量子ビット・デバイスの概略図である。
【図１１】本発明の様々な実施形態による、遠方界放射が低減された対称量子ビットを製作するための代替の処理ステップを示す図である。
【図１２】本発明の様々な実施形態による、遠方界放射が低減された対称量子ビットを製作するための代替の処理ステップを示す図である。
【図１３】本発明の様々な実施形態による、遠方界放射が低減された対称量子ビットを製作するための代替の処理ステップを示す図である。
【図１４】本発明の様々な実施形態による、使用できる代替の四重極量子ビットの概略図である。
【図１５】本発明の様々な実施形態による、使用できる代替の六重極量子ビットの概略図である。
【図１６】本発明の１つまたは複数の実施形態による、遠方界放射が低減された対称量子ビットの製作を容易にする方法の流れ図である。
【図１７】本発明の１つまたは複数の実施形態による、遠方界放射が低減された対称量子ビットの製作を容易にする方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下の詳細な説明は例示的なものにすぎず、本発明の実施形態または本発明の適用もしくは用途あるいはその両方を限定するものではない。さらに、上記の技術分野もしくは要約の項または発明を実施するための形態の項に提示された、どんな明示的または黙示的情報にも拘束される意図がない。
【００１７】
次に、本発明の１つまたは複数の実施形態について図面を参照して説明する。図では、同じ要素を指すために同じ参照数字が全体を通して使用される。以下の記述では、説明を目的として諸実施形態についてのより完全な理解が得られるように多数の具体的な細部が論述される。しかし様々な場合において、諸実施形態は、これらの具体的な細部がなくても実行できることが明らかである。さらに、図面で描写されたそれぞれの要素は、同じ図面または別の図面あるいはその両方の他の要素に対して実寸に比例して示されていないこと、ならびに適宜、図面で描写された特定の要素は、本発明の実施形態をより明確に図示しやすくするために拡大、縮小、または位置移動され、あるいはこれらが組み合わされていることを理解されたい。
【００１８】
ここで図面を参照すると、図１は、遠方界放射の低減を促進する量子ビット・デバイス１００の概略図を示す。量子ビット・デバイス１００は、超伝導キャパシタ・パッド１１０の第１の群、および超伝導キャパシタ・パッド１１２の第２の群を含む。簡潔にするために、超伝導キャパシタ・パッド１１０、１１２は、本明細書では簡単に「パッド」または「キャパシタ・パッド」とも呼ばれる。パッド１１０の第１の群およびパッド１１２の第２の群は、量子ビット・デバイス１００の画定された場所のまわりにそれぞれ配置することができる。パッド１１０、１１２は、実質的に円形の配列として構成され、パッド１１０、１１２がまわりに配置される画定された場所は、その配列の中心点である。他の配列または場所画定あるいはその両方もまた、用いることができる。
【００１９】
パッド１１０、１１２は、第１の群のパッド１１０のそれぞれが第１の極性（たとえば、正極性）を有し、第２の群のパッド１１２のそれぞれが第１の極性と反対の極性（たとえば、負極性）を有するように、極性を有する。１つの例では、パッド１１０、１１２は、所与の周波数（たとえば、５ＧＨｚ）で振動することができ、それぞれのパッド１１０、１１２の極性は、位相の差に基づいて定義することができる。たとえば、負極性パッド１１２は、半周期、４分の１周期、または正極性パッド１１０に対する他の任意の適切なオフセットあるいはこれらの組合せで動作することができる。
【００２０】
別の態様では、図１で示された量子ビット・デバイス１００は、四重極量子ビットとして構成することができ、量子ビット・デバイス１００の４つのそれぞれのパッド１１０、１１２には、それぞれの量子ビット極が付随する。これらの量子ビット極は、量子ビット・デバイス１００をバス、読み出し部、他の量子ビットなどに結合することに関連して利用することができる。
【００２１】
パッド１１０、１１２は、量子ビット・デバイス１００の中に、対称形またはほぼ対称形に配置することができる。量子ビット・デバイス１００のパッド１１０、１１２は、これらが量子ビット・デバイス１００の中心点のまわりに回転対称になるように配置される。他の配置または対称性あるいはその両方もまた使用することができる。デバイス構成要素間の対称性を活用することによって、様々な利点を実現することができる。たとえば、量子ビット・デバイス１００に付随する外部環境への遠方界放射を大幅に、たとえば従来の量子ビットに付随する放射のおよそ数百分の１に低減することができる。加えて、本明細書で提示される量子ビット設計技法では、量子ビット全体のサイズが低減される、製作がより簡略化される、または量子ビット・デバイス安定性が改善されることになり、あるいはこれらの組合せになり得る。さらに、本明細書で提示された量子ビット設計技法では、同じパッドではなく反対パッドにそれぞれのバスを結合することが容易になり、それによってバス結合を低減させることもできる。本明細書に記載の量子ビット設計技法に関連した遠方界放射の低減の別の結果として、マルチ量子ビット回路のそれぞれの量子ビットを接近させることができ、それによって量子ビット回路全体のサイズが低減する。本明細書に記載のように遠方界放射を低減させると、さらに、関連する量子ビット・デバイスのコヒーレンスを増大させることができ、その結果、パッドサイズ、ギャップサイズなどのパラメータに関して量子ビット設計適応性を改善することができる。本発明の実施形態の他の利点もまた実現することができる。
【００２２】
量子ビット・デバイス１００は円形の形態に構成されるが、量子ビット・デバイス１００およびそのそれぞれのパッド１１０、１１２は、量子ビットの静電容量またはコヒーレンスあるいはその両方を改善するのに適した任意の形状にできること、ならびに他の形状または構成あるいはその両方を使用できることを理解されたい。たとえば、それぞれのフィンガ（fingers）をそれぞれのパッド１１０、１１２に含めることができ、またはパッド１１０、１１２の形状は、量子ビット・デバイス１００のコヒーレンスまたは静電容量あるいはその両方を調整するために別に最適化することができる。量子ビット・デバイス１００に対する他の調整もまた可能である。
【００２３】
次に図２を参照すると、コネクタ２０２、２０４のそれぞれの組を有する量子ビット・デバイス２００の概略図。量子ビット・デバイス２００は、複数の超伝導キャパシタ・パッド１１０、１１２を含むことができ、これらは、図１に関して上述したものと同様の方法で、第１の極性と第２の極性の間で極性が交番する。量子ビット・デバイス２００は、同じ極性を持つパッド１１０、１１２のうちの少なくとも２つを電気的に結合するコネクト２０２、２０４のそれぞれの組を含むことができる。コネクタ２０２の第１の組は、第１の（正の）極性を有するキャパシタ・パッド１１０のそれぞれを電気的に結合することができ、コネクタ２０２の第２の組は、第２の（負の）極性を有するキャパシタ・パッド１１２のそれぞれを電気的に結合することができる。
【００２４】
コネクタ２０２の第１の組とコネクタ２０４の第２の組は三次元空間において、コネクタ２０２、２０４の２つの組の間に形成された酸化物バリヤによって、たとえば図２に関してページの中または外に分離され、今度は、コネクタ２０２、２０４の間に接合部２０６（たとえば、ジョセフソン接合）が画定される。たとえば、酸化物バリヤが、コネクタ２０２、２０４の第１の組の表面の少なくとも一部分の上に、たとえばコネクタ２０２、２０４の表面を酸化して金属酸化物層を含む酸化コネクタ表面を生成することによって、形成され得る。次に、コネクタ２０２、２０４の第２の組は、コネクタの第１の組とは反対側の酸化物バリヤの表面に形成して、接合部２０６を画定することができる。コネクタ２０２、２０４によって接合部２０６を製作する技法については、以下でさらに詳細に説明する。
【００２５】
コネクタ２０２、２０４は、パッド１１０、１１２が配置される基準となる量子ビット・デバイス２００の同一の画定された場所のまわりに、回転対称とすることができる。量子ビット・デバイス２００のコネクタ２０２、２０４は、量子ビット・デバイス２００の中心のまわりに配置される。しかし、他の構成を用いることもできると理解されたい。量子ビット・デバイス２００の構造完全性は、たとえば、コネクタ２０２、２０４が量子ビット・デバイス２００の中で物理的に支持される場所の数を増やして、コネクタ２０２、２０４の複数の組を利用することによって改善することができる。これにより、量子ビット・デバイス２００の製作中のトレンチング（trenching）の増大（より深く）、量子ビット・デバイス表面積の改善、または他の利点あるいはこれらの組合せを促進することができる。
【００２６】
パッド１１０、１１２は、図１に関して上述したものと同様の周波数で振動することができ、それによって、量子ビット・デバイス２００のパッド１１０、１１２の間にそれぞれの静電容量が生成される。これらの静電容量により、パッド１１０、１１２によって電気エネルギーが保存されることになると共に、コネクタ２０２、２０４の間に形成された接合部によって磁気エネルギーが保存されることになり得、これらの保存されたエネルギーを量子ビット・デバイス２００で利用して、１つまたは複数の量子計算動作の性能を促進することができる。
【００２７】
次に図３を参照すると、それぞれの結合パッドを有する量子ビット・デバイス３００が示されている。図１〜２に示されたキャパシタ・パッド１１０、１１２およびコネクタ２０２、２０４に加えて、量子ビット・デバイス３００は、キャパシタ・パッド１１０、１１２のそれぞれと隣接して配置されたそれぞれの結合パッド３０２を含むことができる。一態様では、結合パッド３０２は、バス共振器または読み出し部共振器あるいはその両方を伴うことができ、パッド１１０、１１２のそれぞれと、それぞれの量子バス、読み出し部、または他の適切な構成要素あるいはこれらの組合せとの間の接続を容易にすることができる。
【００２８】
量子ビット・デバイス３００に付随する結合パッド３０２は、それぞれのバス、読み出し部、または他の入力部もしくは出力部あるいはその両方、あるいはこれらの組合せが別のパッドに接続されることを可能にすることができる。その結果、複数のバスを同じパッドに接続することに伴うクロストークを低減することができる。加えて、バスが同じパッドではなく反対パッドに結合されることを可能にすることによって、量子ビット間全体の結合、またはバス結合、あるいはその両方を低減することができる。他の利点もまた、実現することができる。
【００２９】
ここで図４〜７を参照すると、遠方界放射が低減された対称量子ビットを製作するための工程のステップが示されている。図４〜７およびその関連する説明は、使用できる量子ビット製作工程の単なる一例として提示されていること、および他の適切な工程もまた実施可能であることを理解されたい。
【００３０】
量子ビット製作工程は、図４００に示されるように開始することができ、量子ビット・デバイスの構造体をデバイス領域の中に画定することができる。デバイス領域は、たとえば、超伝導金属層４０２で覆われた誘電体材料を含み得る。量子ビット・デバイス構造体は、１つまたは複数の共振器（たとえば、バス共振器または読み出し部共振器あるいはその両方）、および付随する結合パッドを含み得る。構造体はさらに、それぞれのキャパシタ・ギャップ４０４によって画定された超伝導金属層４０２の画定された場所のまわりに配置された、１つまたは複数のキャパシタ・パッドを含み得る。キャパシタ・ギャップ４０４のサイズは、量子ビット・デバイスから放出される遠方界放射を低減するように、量子ビット・デバイスから外部環境への結合を低減するように、表面損失を最適化するように、または他の基準に基づいて、あるいはこれらの組合せによって選択することができる。
【００３１】
共振器、結合パッド、およびキャパシタ・パッドは、１つまたは複数のリソグラフィ技法を使用して、超伝導金属層４０２の上に画定することができる。次に、キャパシタ・ギャップ４０４、または量子ビット・デバイスの他の構成要素あるいはその両方を、超伝導金属層４０２をエッチングすることによって、または他の適切な手段によって（たとえば、リフトオフによって）除去して、デバイス構造体を得ることができる。表面製作に続いて、量子ビット・デバイスの製作は、量子ビット・デバイスのそれぞれのキャパシタ・パッドを接続するコネクタ５０２、５０４を画定することによって、図５の図５００で示されているように進むことができる。コネクタ５０２、５０４は、電子ビーム（ｅビーム）リソグラフィによって量子ビット・デバイスの上に画定することができ、このリソグラフィでは、アルミニウムまたは別の適切な材料あるいはその両方を、影響が及ぶ量子ビット・デバイスの部分に塗布されたｅビーム・レジストに関連してコネクタ５０２、５０４用に表示されたラインに沿って、蒸着させることができる。たとえば、ｅビーム・レジストは、コネクタ５０２、５０４の所望の領域の量子ビット・デバイスの上に、これらの領域で接合材料の蒸着を可能にするために配置することができる。一態様では、コネクタ５０２、５０４は、製作工程の後続の部分の間中に影として機能するのに十分な厚さのeビーム・レジストを使用して画定することができる。次に、試料台は、１つの特定の極性、たとえばコネクタ５０２に対応する極性に沿うように位置合わせすることができる。台が位置合わせされると、視射角蒸着または堆積技法あるいはその両方を使用して、コネクタ５０２を堆積することができる。図６の図６００は、この方法で、第１の蒸着段階においてコネクタ５０２が量子ビット・デバイスの上に完全に蒸着されている一例を示す。上記のように、図６に示された蒸着ステップはまた、コネクタ５０２の一部（たとえば、半分）に対して行うこともできる。
【００３２】
次に、コネクタ５０２の全部または一部分の表面を酸化して、コネクタ５０２の表面に酸化アルミニウム層を得ることができる。酸化に続いて、製作台または蒸着源あるいはその両方を回転させ、コネクタ５０２について上述したものと同様の蒸着を行うことによって、コネクタ５０４を製作することができる。図７の図７００は、回転および蒸着の終了後の、コネクタ５０２および５０４の完成した状態を示す。一態様では、コネクタ５０４がコネクタ５０２の表面の金属酸化物層の上に少なくとも部分的に形成され、その結果、コネクタ５０２と５０４の間にジョセフソン接合が形成されることになる。
【００３３】
コネクタ５０２、５０４が堆積されると、コネクタ５０２、５０４は、エッチング、リフトオフまたは別の適切な処理あるいはその組合せによってアンダーカットされ、それによって、コネクタ５０２、５０４、ならびにこれらの間に形成された接合部を量子ビット・デバイスの誘電体材料層の表面から物理的に分離することができる。コネクタ５０２、５０４を量子ビット・デバイス表面から分離すると、デバイスのエネルギー損失または他の性能劣化あるいはその両方に対する量子ビット・デバイスの中心部分の寄与を低減することができる。他の利点もまた、実現可能である。
【００３４】
コネクタおよび接合部の形成は、より高次の極を備えた量子ビット・デバイスに拡張することができる。図８の図８００は上述の技法の、八重極量子ビットに拡張された一例を示す。図８００は八重極量子ビットを示すが、図８で示された工程はまた、幾何学的に向かい合うパッドの極性が同じである任意の適切な数の極からなる量子ビット・デバイスに使用できることも理解されたい。図８００で示された工程は、図５に関して上述したものと同様の方法でｅビームによってコネクタ８０２、８０４を画定することから開始することができる。次に、試料台は、１つの特定の極性、たとえばコネクタ５０２に対応する極性に沿うように位置合わせすることができる。台が位置合わせされると、視射角蒸着または堆積技法あるいはその両方を使用して、コネクタ５０２の個々のコネクタを堆積することができる。次に、それぞれの個々の堆積ステップの後に３６０／２ｎ度だけ試料を回転させることによって、他の同極性の極を接続することができ、ここでｎは量子ビット・デバイスの極数である。第１のコネクタ８０２の堆積に続いて、堆積金属を酸化させて、図５〜７に関して大まかに上述した金属酸化物層を形成することができる。次に台を３６０／ｎ度だけ回転させて第２の極性の極を位置合わせし、上記の堆積ステップを繰り返して第２のコネクタ８０４を堆積することができる。コネクタ８０２および８０４の堆積が終わると、リフトオフ処理を実行してコネクタ８０２、８０４を完成させることができる。
【００３５】
上記の説明は、コネクタ５０２、５０４および８０２、８０４がｅビーム・リソグラフィによって生成される例に関するが、コネクタ５０２、５０４もしくは８０２、８０４、またはその対応する接合部あるいはこれらの組合せを製作するための他の技法もまた使用できることを理解されたい。さらに、上述の技法は、何か特定の製作技法または諸技法の組合せあるいはその両方に限定されるものではないこと、ならびに、本明細書に図示および記述された構造体は、現在知られているか将来開発される任意の適切な製作技術によって製造できることを理解されたい。
【００３６】
ここで図９を参照すると、遠方界放射の低減を促進する代替の量子ビット・デバイス９００の概略図が示されている。量子ビット・デバイス９００は、量子ビット・デバイス１００と同様に量子ビット・デバイス９００の画定された場所（たとえば、量子ビット・デバイス９００の中心、または他の任意の適切な場所）のまわりに配置されている、超伝導キャパシタ・パッド１１０、１１２を含み得る。加えて、パッド１１０、１１２は、量子ビット・デバイス１００のパッド１１０、１１２と同様に、第１の（たとえば正の）極性と第１の極性の反対である第２の（たとえば負の）極性との間で交番するそれぞれの極性を有し得る。
【００３７】
量子ビット・デバイス１００に付随する４つのキャパシタ・パッド１１０、１１２とは異なり、量子ビット・デバイス９００は、６つの対応するパッド１１０、１１２を含む六重極設計で構成することができる。たとえば量子ビット・デバイス１００と９００の間の、量子ビット・デバイスのパッド１１０、１１２の数の多様性が、量子ビット・デバイスから放出される放射を改善するために、パッド１１０、１１２に付随する静電容量またはパッド間のキャパシタ・ギャップあるいはその両方を最適化するために、または他の任意の適切な理由のために、あるいはこれらの組合せのために、導入され得る。一般に、本明細書に記載の量子ビット・デバイスは、少なくとも２つのパッドが第１の極性を有し、少なくとも２つの別個のパッドが第２の別個の極性を有するならば、任意の数のパッド１１０、１１２を有することができる。
【００３８】
量子ビット・デバイス９００は、超伝導キャパシタ・パッド１１０、１１２のうちの同じ極性を有するそれぞれのパッド同士を電気的に結合する、それぞれの接続構造体９１０、９２０を含み得る。第１の接続構造体９１０は、正極性を有するそれぞれのパッド１１０を接続することができ、第２の接続構造体９２０は、負極性を有するそれぞれのパッド１１２を接続することができる。他の構造的構成もまた、使用することができる。
【００３９】
一態様では、接続構造体９１０、９２０は、たとえばパッド１１０、１１２のうちの同じ極性を有するそれぞれのパッドを短絡するために、量子ビット・デバイス９００のそれぞれのパッド１１０、１１２の間の電気接続部を形成する超伝導材料からなる物理的構造体とすることができる。接続構造体９１０、９２０のうちの少なくとも１つは、接続構造体９１０、９２０が三次元空間の別々の相対位置を占めることができるように、たとえば、接続構造体９１０が、ページに対する相対的な言い方で接続部構造体９２０の上方にあるように、量子ビット・デバイス９００の誘電体面に対して懸垂させることができる。例として、第１の接続構造体９１０は、量子ビット・デバイス９００の基板の上に形成する、または別様に基板に隣接して配置する、あるいはその両方をすることができ、第２の接続構造体９２０は、たとえば第２の接続構造体９２０をリフトオフ処理または他の適切な手段によって量子ビット・デバイス９００から解放することによって、量子ビット・デバイス９００の基板から非ゼロの距離に懸垂させることができる。本明細書では、量子ビット・デバイス９００の誘電体面から懸垂されている接続構造体９１０または９２０あるいはその両方は、「エアブリッジ」または「エアブリッジ構造体」と呼ばれることもある。
【００４０】
接続構造体９１０、９２０は、それぞれの付随するパッド１１０、１１２をそれぞれの三角形の形状によって接続するが、他の物理的構成もまた使用することができる。たとえば、接続構造体９１０、９２０に付随する幾何形状の辺をたとえば正方形、五角形などに拡大することによって、追加のキャパシタ・パッドまたは付随する極あるいはその両方を接続することもできる。一般に、接続構造体９１０、９２０は、パッド１１０の第１の組の中の電気接続部の第１の組と、パッド１１２の第２の組の中の電気接続部の第２の別個の組とを設けるのに適している、任意の物理的構成とすることができる。
【００４１】
ジョセフソン接合９３０は、量子ビット・デバイス９００の少なくとも２つの反対パッド（たとえば、反対の極性のキャパシタ・パッド１１０、１１２）を任意の適切な方法で接続するために量子ビット・デバイス９００に形成することができる。たとえば、量子ビット・デバイス９００のジョセフソン接合は、ドラン（dolan）、マンハッタン型（Manhattan-style）接合、または他の任意の適切な接合型、あるいはこれらの組合せとして製作することができる。別法として、図１０の量子ビット・デバイス１０００で示されるように、対応するジョセフソン接合１０３０を画定するためにコネクタ１０１０、１０２０のそれぞれの組を形成することもできる。量子ビット・デバイス１０００は、量子ビット・デバイス１０００のうちの同じ極性を有するそれぞれの（たとえば、少なくとも２つの）キャパシタ・パッド１１０を電気的に結合する、コネクタ１０１０、１０２０のそれぞれの組を含み得る。量子ビット・デバイス１０００のコネクタ１０１０、１０２０は、キャパシタ・パッド１１０、１１２のそれぞれから、ここでは量子ビット・デバイス１０００の中心の画定された場所まで延びる、それぞれのコネクタを含み得る。一態様では、酸化中断ステップがコネクタ１０１０、１０２０の製作の間に実行されて、図２および図５に関して上述したものと同様の方法でコネクタ１０１０、１０２０の間にジョセフソン接合１０３０を画定することができる。
【００４２】
ここで図１１〜１３を参照すると、本明細書に記載の、遠方界放射が低減された対称量子ビットを製造するために利用できる、それぞれの製作ステップが示されている。図１１〜１３およびその関連する記述は、使用できる量子ビット製作工程ステップの単なる一例として提示されていること、および他の適切な工程または工程ステップあるいはその両方もまた実施可能であることを理解されたい。
【００４３】
例示的な量子ビット製作工程は、図１１の図１１００で示されたように開始することができ、量子ビット・デバイスの構造体は、デバイス領域内に画定することができる。デバイス領域は、たとえば、超伝導金属層１１０２で覆われた誘電体材料を含み得る。図１１００で示されるように、量子ビット・デバイス構造体は、それぞれのキャパシタ・ギャップ１１０４によって画定された超伝導金属層１１０２の、画定された場所のまわりに配置された１つまたは複数のキャパシタ・パッドを含み得る。キャパシタ・ギャップ１１０４のサイズは、量子ビット・デバイスから放出される遠方界放射を低減するように、量子ビット・デバイスから外部環境への結合を低減するように、表面損失を最適化するように、または他の基準に基づいて、あるいはこれらを組み合せるように選択することができる。
【００４４】
加えて、図１１００に示された量子ビット・デバイス構造体は、量子ビット・デバイスのキャパシタ・パッドのそれぞれに隣接して配置された、それぞれの結合パッド１１０６を含み得る。図３に関して上述したものと同様の方法で、それぞれの結合パッド１１０６は、バス共振器、読み出し部共振器、または他の適切なデバイス構成要素、あるいはこれらの組合せと結び付けることができる。図１１００に関して、図１１００で示された六重極量子ビット・デバイスなどの量子ビット・デバイスの結合パッド１１０６は、場合によって、結び付けられ得る極が量子ビット・デバイスのすべての極よりも少ないと理解されてもよい。
【００４５】
図１１００で示された量子ビット・デバイスの構成要素は、図４に関して上述したものなど、１つまたは複数の適切な技法を用いて超伝導金属層１０２の上に画定することができる。これらの技法には、それだけには限らないが、リソグラフィ、エッチング、リフトオフ、または他の任意の適切な技法、あるいはこれらの組合せが含まれ得る。
【００４６】
図１１００で示された表面製作に続いて、量子ビット・デバイス製作は、たとえば図９に関して上述したように、量子ビット・デバイスのそれぞれの同じ極性のキャパシタ・パッド同士を電気的に結合する接続構造体１２０２、１２０４を画定することによって、図１２の図１２００で示されるように進むことができる。一態様では、第１の接続構造体１２０２は、キャパシタ・ギャップ１１０４によって画定された誘電体材料の上に超伝導材料を堆積することによって形成することができる。第２の接続構造体１２０４は次に、同様の材料を使用してデバイス構造体の上に形成することができる。次に、第２の接続構造体１２０４の材料をアンダーカットして、第２の接続構造体１２０４を解放し、これが、キャパシタ・ギャップ１１０４の表面に物理的に接触することなくそれぞれのキャパシタ・パッドを結合する懸垂エアブリッジとして働くようにすることができる。接続構造体１２０２、１２０４の製作または解放あるいはその両方の前または後に、ジョセフソン接合１２０６が、反対の極性を有する量子ビット・デバイスのそれぞれのパッド間に、接続構造体１２０２、１２０４を形成するために使用されるものとは別の製作ステップで、当技術分野で知られている１つまたは複数の接合製作技法に従って形成され得る。
【００４７】
図１２００に示されたエアブリッジ、または対応する接続構造体１２０２、１２０４およびジョセフソン接合１２０６、あるいはその両方を製作することに加えて、または製作する代わりに、図１３の図１３００で示されるように、コネクタ１３０２、１３０４のそれぞれの組を生成することができる。図１３００で示された例では、コネクタ１３０２、１３０４は、六重極量子ビット・デバイスの、同じ極性を有するそれぞれのキャパシタ・パッドを結合するＹ形コネクタである。一態様では、コネクタ１３０２、１３０４は、図５〜８に関して上述したものと同様の技法を用いて製作することができる。例として、コネクタ１３０２の第１の組は、リフトオフが後に続くリソグラフィおよび金属堆積を用いて形成することができる。次に、コネクタ１３０２の第１の組の表面を酸化し（たとえば、空気中で）、それによって、コネクタ１３０２の第１の組の表面に金属酸化物層を形成することができる。続いて、コネクタ１３０４の第２の組を、別個のリソグラフィ、金属堆積、およびリフトオフの段階を通して形成し、それによって、コネクタ１３０２、１３０４の間に金属酸化物層を介してジョセフソン接合を形成することができる。
【００４８】
上述の例示的な量子ビット構造体のそれぞれには円形の幾何形状が伴っていたが、他の形または幾何形状あるいはその両方もまた使用できることを理解されたい。例として、量子ビット・デバイスは、図１４の図１４００で示された正方形構造、図１５の図１５００で示された六角形構造、または他の任意の適切な構造、あるいはこれらの組合せを有し得る。他の幾何形状の構成もまた、実施可能である。
【００４９】
図１６は、遠方界放射が低減された対称量子ビットの製作を容易にする方法１６００の流れ図を示す。
【００５０】
１６０２で、超伝導金属層（たとえば、超伝導金属層４０２）の画定された場所のまわりに配置された少なくとも２つの第１の超伝導キャパシタ・パッド（たとえば、パッド１１０）を電気的に結合する、コネクタ（たとえば、コネクタ５０２）の第１の組を形成することができる。
【００５１】
１６０４で、１６０２で形成されたコネクタの第１の組の表面を酸化して、酸化コネクタ層を得ることができる。
【００５２】
１６０６で、超伝導金属層の画定された場所のまわりに配置された少なくとも２つの第２の超伝導キャパシタ・パッド（たとえば、パッド１１２）を電気的に結合する、コネクタ（たとえば、コネクタ５０４）の第２の組を形成することができる。１６０６で形成されるコネクタの第２の組の少なくとも一部分を、１６０４で生成された酸化コネクタ層の上に形成して、コネクタの第１の組と、酸化コネクタ層においてコネクタの第２の組との間にジョセフソン接合を得ることができる。
【００５３】
図１７は、遠方界放射が低減された対称量子ビットの製作を容易にする代替方法１７００の流れ図を示す。
【００５４】
１７０２で、それぞれのキャパシタ・ギャップ（たとえば、キャパシタ・ギャップ１１０４）を超伝導金属層（たとえば、超伝導金属層１１０２）にエッチングすることができる。それぞれのキャパシタ・ギャップは、超伝導金属層の画定された場所のまわりに配置された、かつ第１の（たとえば、正の）極性と、方法１６００に関して上述したものと同様の方法で第２の反対の（たとえば、負の）極性との間で交番するそれぞれの極性を有する、複数の超伝導キャパシタ・パッド（たとえば、パッド１１０、１１２）を形成することができる。
【００５５】
１７０４で、１７０２で画定された超伝導キャパシタ・パッドのうちの同じ極性を有するそれぞれのパッド同士を電気的に結合する、エアブリッジ構造体（たとえば、誘電体層から懸垂されている接続構造体１２０２または１２０４あるいはその両方）を形成することができる。
【００５６】
本発明の好ましい実施形態では、量子ビット・デバイスの画定された場所のまわりに配置された第１の超伝導キャパシタ・パッドを電気的に接続するコネクタの第１の組と、量子ビット・デバイスの画定された場所のまわりに配置された第２の超伝導キャパシタ・パッドを電気的に接続するコネクタの第２の組と、コネクタの第１の組とコネクタの第２の組の間に形成されたジョセフソン接合とを備える量子ビット・デバイスが提供される。
【００５７】
好ましくは、第１の超伝導キャパシタ・パッドは第１の極性を有し、第２の超伝導キャパシタ・パッドは、第１の極性と反対の第２の極性を有し、第１の超伝導キャパシタ・パッドと第２の超伝導キャパシタ・パッドは、量子ビット・デバイスの画定された場所のまわりに交互配列で配置される。
【００５８】
量子ビット・デバイスは、好ましくはさらに、第１の超伝導キャパシタ・パッドまたは第２の超伝導キャパシタ・パッドのそれぞれに隣接して配置されたそれぞれの結合パッドを備える。
【００５９】
本発明の好ましい実施形態では、量子ビット・デバイスの画定された場所のまわりに配置された複数の超伝導キャパシタ・パッドを備える量子ビット・デバイスが提供され、量子ビット・デバイスの画定された場所のまわりに配置された複数の超伝導キャパシタ・パッドのそれぞれは、第１の極性と第１の極性の反対である第２の極性との間で交番する極性と、複数の超伝導キャパシタ・パッドのうちの同じ極性を有するそれぞれのパッド同士を電気的に結合するエアブリッジ構造体とを有する。
【００６０】
量子ビット・デバイスは、好ましくはさらに、第１の極性を有する第１の超伝導キャパシタ・パッドと第２の極性を有する第２の超伝導キャパシタ・パッドとの間に少なくとも形成されたジョセフソン接合を備える。
【００６１】
エアブリッジ構造体は、好ましくは量子ビット・デバイスの基板から非ゼロの距離に懸垂され、複数の超伝導キャパシタ・パッドのうちの第１の極性を有するそれぞれの第２のパッドを電気的に結合し、量子ビット・デバイスはさらに、複数の超伝導キャパシタ・パッドのうちの第２の極性を有するそれぞれの第１のパッドを電気的に結合する、量子ビット・デバイスの基板に隣接する接続構造体を備える。
【００６２】
量子ビット・デバイスは、好ましくはさらに、複数の超伝導キャパシタ・パッドのそれぞれの間に形成されたキャパシタ・ギャップを備える。
【００６３】
量子ビット・デバイスは、好ましくはさらに、複数の超伝導キャパシタ・パッドのそれぞれに隣接して配置されたそれぞれの結合パッドを備え、それぞれの結合パッドは、バス共振器または読み出し部共振器の少なくとも一方と結び付けられる。
【００６４】
本発明の好ましい実施形態では、誘電体材料の上に堆積された超伝導金属層にそれぞれのキャパシタ・ギャップをエッチングすることを含む方法が提供され、それぞれのキャパシタ・ギャップは、超伝導金属層の画定された場所のまわりに配置された複数の超伝導キャパシタ・パッドを形成し、超伝導金属層の画定された場所のまわりに配置された複数の超伝導キャパシタ・パッドのそれぞれは、第１の極性と第１の極性の反対である第２の極性との間で交番するそれぞれの極性を有し、この方法はさらに、複数の超伝導キャパシタ・パッドのうちの同じ極性を有するそれぞれのパッド同士を電気的に結合するエアブリッジ構造体を形成することを含む。
【００６５】
本発明の好ましい実施形態ではさらに、第１の極性を有する第１の超伝導キャパシタ・パッドと第２の極性を有する第２の超伝導キャパシタ・パッドとの間にジョセフソン接合を少なくとも形成することを含む。
【００６６】
エアブリッジ構造体を形成することは、複数の超伝導キャパシタ・パッドのうちの第１の極性を有するそれぞれのパッド同士を電気的に結合する接続構造体を誘電体材料の上に形成することと、エアブリッジ構造体を誘電体材料の上に形成することとを含み、このエアブリッジ構造体は、複数の超伝導キャパシタ・パッドのうちの第２の極性を有するそれぞれのパッド同士を電気的に結合し、エアブリッジ構造体を形成することはさらに、エアブリッジ構造体をアンダーカットし、それによってエアブリッジ構造体を誘電体材料から解放することを含む。
【００６７】
説明を簡単にするために、方法は、一連の動作として描写され記述される。本発明は、説明された動作または動作の順序あるいはその両方によって限定されず、たとえば動作は、様々な順序で、または同時に、あるいはその両方で、また本明細書に提示および記載されていない他の動作と共に、行われてよいことを理解および認識されたい。さらに、本発明による方法を実施するために、説明されたすべての動作が必要とされ得るとは限らない。
【００６８】
用語「または」は、排他的な「または」ではなく包括的な「または」を意味するものである。すなわち、特にことわらない限り、または文脈から明らかでない限り、「ＸはＡまたはＢを使用する」は、自然な包括的置換うちのいずれかを意味するものである。すなわち、ＸがＡを使用する、ＸがＢを使用する、またはＸがＡとＢの両方を使用する場合、「ＸがＡまたはＢを使用する」が前述の例のいずれのもとでも満たされる。さらに、本明細書および添付の図面で用いられる「１つの（a）」および「１つの（an）」は、特にことわらない限り、または単数形が指示されていることが文脈から明らかでない限り、一般に「１つまたは複数の」を意味すると解釈されるべきである。本明細書で用いられる用語の「例」または「例示的な」あるいはその両方は、例（example）、例（instance）、または例示（illustration）としての働きを意味するために使用される。疑義を避けるために、本明細書に開示された主題は、このような例に限定されない。加えて、「例」または「例示」あるいはその両方として本明細書に記載されたいずれの態様または設計も、他の態様または設計と比べて好ましい、または有利であるとは必ずしも解釈されることもなければ、それが当業者に知られている同等の例示的な構造および技法を排除することを意味することもない。
【００６９】
上記で説明したものは、システムおよび方法の単なる例を含む。本発明を説明する目的で構成要素または方法の組合せの考えられるすべての組合せを説明することはもちろん不可能であるが、当業者であれば、本発明の多くの別の組合せおよび変形が可能であることを理解することができる。さらに、用語の「含む」、「有する」、「所有する」などが、課題を解決するための手段、特許請求の範囲、補遺および図面の中で用いられる限り、このような用語は、「備える」が特許請求の範囲で経過的語として使用されるときに解釈されるように、用語「備える」と同様に包括的であるものとされている。様々な実施形態についての説明が、網羅的なもの、または開示された実施形態に限定されるものではなく、例示を目的として提示されている。本発明の範囲から逸脱しない様々な修正および変形が当業者には明らかであろう。本明細書で使用された術語は、本発明の原理、実際的な適用もしくは市場で見出される技術に関する技法的改善を最善に説明するように、または他の当業者が本明細書に開示された本発明の実施形態を理解できるように選択された。
【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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【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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【国際調査報告】
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