(57)【要約】  容量駆動の調整可能なカプラは、量子オブジェクト（１０４）の開放端（すなわち、オブジェクトの機能を壊すことなく、接地ノードなどの低電圧レールへのＤＣパスを有することができないオブジェクトの端部）を、可変インダクタンスを提供することができるジョセフソン素子を有するＲＦ  ＳＱＵＩＤ（１０８）に接続し、それによって別の量子オブジェクト（１０６）へ可変結合する、結合コンデンサ（１１０）を含む。【選択図】図１
2021511657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超伝導容量駆動の調整可能なカプラシステムであって、
各々が、低電圧レールへのＤＣパスに接続する必要がある接地端と、前記低電圧レールへのＤＣパスに接続する必要がない開放端とを有する、第１および第２の量子オブジェクトと、
前記第１の量子オブジェクトの前記開放端と第１の接続ノードとの間に接続された第１の結合コンデンサと、
前記第１の接続ノードと第２の接続ノードとの間に接続された高周波超伝導量子干渉素子（ＲＦ  ＳＱＵＩＤ）であって、前記ＲＦ  ＳＱＵＩＤが、前記第１の接続ノードと前記第２の接続ノードとの間に接続されたジョセフソン素子を備える、高周波超伝導量子干渉素子と、を備える、カプラと、
前記ジョセフソン素子にバイアスをかけて前記第１および第２の量子オブジェクト間の結合の強度を可変的に弱めるように構成された少なくとも１つの磁束注入素子と、を備え、
注入された磁束がない場合、前記オブジェクトは一緒に結合されて、それらの間で信号を通過させる、超伝導容量駆動の調整可能なカプラシステム。
【請求項２】
前記第２の量子オブジェクトの前記接地端は、ガルバニックにまたは磁束変圧器を介してのいずれかで、前記第２の接続ノードに結合される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記注入される磁束の量を調節し、それにより前記ジョセフソン素子のインダクタンスを変えることによって、結合状態と非結合状態との間の前記カプラの設定を制御するように構成されたカプラコントローラをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記カプラコントローラが、前記ＲＦ  ＳＱＵＩＤに誘導的に結合された少なくとも１つの磁束バイアス制御ラインを通る電流の量および極性を制御する、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＲＦ  ＳＱＵＩＤが、前記第１の接続ノードと前記低電圧レールとの間に接続された第１のインダクタと、前記第２の接続ノードと前記低電圧レールとの間の第２のインダクタとをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記ジョセフソン素子が正確に１つのジョセフソン接合からなる、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの磁束注入素子が、前記第１および第２のインダクタのうちの少なくとも１つに変圧器結合されている磁束バイアスラインである、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記ジョセフソン素子が、並列に構成された２つのジョセフソン接合を備える複合ジョセフソン接合を備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
前記少なくとも１つの磁束注入素子が、前記複合ジョセフソン接合におけるインダクタンスに変圧器結合されている磁束バイアスラインである、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記カプラが、前記第２の接続ノードと前記第２の量子オブジェクトの前記開放端との間に接続された第２の結合コンデンサをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
超伝導容量駆動の調整可能なカプラシステムであって、
各々が、低電圧レールへのＤＣパスに接続する必要がある接地端と、前記低電圧レールへのＤＣパスに接続する必要がない開放端とを有する、第１および第２の量子オブジェクトであって、前記第２の量子オブジェクトの前記接地端が、第２の接続ノードに接続されている、第１および第２の量子オブジェクトと、
前記第１の量子オブジェクトの前記開放端と第１の接続ノードとの間に接続された結合コンデンサと、
前記第１の接続ノードと前記低電圧レールとの間に接続された第１のインダクタと、
前記第１の接続ノードと前記第２の接続ノードとの間に接続されたジョセフソン素子と、
前記第２の接続ノードと前記低電圧レールとの間に接続された第２のインダクタと、を備える、超伝導容量駆動の調整可能なカプラシステム。
【請求項１２】
前記ジョセフソン素子が、単一のジョセフソン接合である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ジョセフソン素子にバイアスをかけて前記第１および第２の量子オブジェクト間の結合の強度を可変的に弱めるために前記第１および第２のインダクタのうちの少なくとも１つに変圧器結合された少なくとも１つの磁束バイアスラインをさらに備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ジョセフソン素子が、並列に構成された２つのジョセフソン接合を備える複合ジョセフソン接合である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記複合ジョセフソン接合にバイアスをかけて前記第１および第２の量子オブジェクト間の結合の強度を可変的に弱めるために前記複合ジョセフソン接合に変圧器結合された少なくとも１つの磁束バイアスラインをさらに備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
超伝導容量駆動の調整可能なカプラシステムであって、
各々が、低電圧レールへのＤＣパスに接続する必要がある接地端と、前記低電圧レールへのＤＣパスに接続する必要がない開放端とを有する、第１および第２の量子オブジェクトと、
前記第１の量子オブジェクトの前記開放端と第１の接続ノードとの間に接続された第１の結合コンデンサと、
前記第１の接続ノードと前記低電圧レールとの間に接続された第１のインダクタと、
前記第１の接続ノードと第２の接続ノードとの間に接続されたジョセフソン素子と、
前記第２の接続ノードと前記低電圧レールとの間に接続された第２のインダクタと、
前記第２の接続ノードと前記第２の量子オブジェクトの前記開放端との間に接続された第２の結合コンデンサと、を備える、超伝導容量駆動の調整可能なカプラシステム。
【請求項１７】
前記ジョセフソン素子が、単一のジョセフソン接合である、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ジョセフソン素子にバイアスをかけて前記第１および第２の量子オブジェクト間の結合の強度を可変的に弱めるために前記第１および第２のインダクタのうちの少なくとも１つに変圧器結合された少なくとも１つの磁束バイアスラインをさらに備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記ジョセフソン素子が、並列に構成された２つのジョセフソン接合を備える複合ジョセフソン接合である、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
前記複合ジョセフソン接合にバイアスをかけて前記第１および第２の量子オブジェクト間の結合の強度を可変的に弱めるために前記複合ジョセフソン接合に変圧器結合された少なくとも１つの磁束バイアスラインをさらに備える、請求項１９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
政府の権益
本発明は政府契約の下で行われた。したがって、米国政府は、その契約に明記されているように本発明に対する権利を有する。
【０００２】
関連出願
本出願は、２０１８年１月１１日に出願された米国特許出願第１５／８６８５５７号の優先権を主張し、その全体が本明細書に組み込まれる。
【０００３】
本発明は、概して超伝導回路に関し、具体的には、量子オブジェクトの容量駆動の調整可能な結合に関する。
【背景技術】
【０００４】
従来のマイクロ波機械式、電気機械式、および電子式スイッチは、互換性のない製造プロセスと高電力消費のため、超伝導電子回路とのオンチップ統合および超伝導電子回路の極低温動作と互換性がない場合がある。同様に、電圧可変コンデンサ（すなわち、バラクタ）、機械的ドライバ、または強誘電体およびフェライト材料などのいずれかのアクティブコンポーネントを使用することによって一般に実現される調整可能なフィルタは、単一磁束量子（ＳＦＱ）技術で生成することができる信号レベルによって簡単に制御することができず、そして多くは極低温では動作し得ない。超伝導マイクロ波フィルタは、固定式および調整可能の両方で、高温超伝導体および低温超伝導体の両方を使用して以前に実現されているが、スイッチングアプリケーションでのそれらの使用は、高いリターンロス、限られた使用可能な帯域幅、および不十分な帯域外のオフ状態の絶縁に悩まされている。
【０００５】
特定の超伝導コンテキストでは、オブジェクト間の何らかの結合をオンにすることによってオブジェクト間の情報を交換するために、またはその結合をオフにすることによってオブジェクトを絶縁するために、カプラを提供することができる。調整可能なカプラは、１つ以上の可変制御信号の提供によって、２つのオブジェクト間の信号結合の程度、すなわち純粋な「オン」（結合）状態と純粋な「オフ」（非結合）状態との間、を制御するカプラである。
【発明の概要】
【０００６】
ここで説明する容量駆動の調整可能なカプラは、結合コンデンサを活用して、量子オブジェクトの解放端（すなわち、オブジェクトの機能を壊すことなく、接地ノードなどの低電圧レールへのＤＣパスを有することができないオブジェクトの端部）を、可変インダクタンスを提供することができるジョセフソン素子を有するＲＦ  ＳＱＵＩＤに接続し、それにより別の量子オブジェクトへ可変結合する。
【０００７】
１つの例は、各々が、低電圧レールへのＤＣパスに接続する必要がある接地端と、低電圧レールへのＤＣパスに接続する必要がない開放端とを有する第１および第２の量子オブジェクトを調整可能に結合および切り離す超伝導容量駆動の調整可能なカプラシステムを提供する。カプラは、第１の量子オブジェクトの開放端と第１の接続ノードとの間に接続された第１の結合コンデンサ、第１の接続ノードと第２の接続ノードとの間に接続された無線周波数超伝導量子干渉デバイス（ＲＦ  ＳＱＵＩＤ）、第１の接続ノードと第２の接続ノードとの間に接続されたジョセフソン素子を備えるＲＦ  ＳＱＵＩＤ、およびジョセフソン素子にバイアスをかけて第１および第２の量子オブジェクト間の結合の強度を可変的に弱めるように構成された少なくとも１つの磁束注入素子を含む。注入された磁束は、オブジェクトを切り離すことができ、それによってオブジェクトをそれらの間で信号を交換することから絶縁する。注入された磁束がない場合、オブジェクトは互いに結合され、それらの間で信号を通過させる。
【０００８】
別の例では、超伝導容量駆動の調整可能なカプラシステムは、各々が接地端および開放端を有する第１および第２の量子オブジェクトを調整可能に結合および切り離す。システムは、第１の量子オブジェクトの開放端と第１の接続ノードとの間に接続された結合コンデンサ、第１の接続ノードと低電圧レールとの間に接続された第１インダクタ、第１の接続ノードと第２の接続ノードとの間に接続されたジョセフソン素子、および第２の接続ノードと低電圧レールとの間に接続された第２のインダクタを含む。第２の量子オブジェクトの接地端は、第２の接続ノードに接続されている。
【０００９】
さらに別の例では、超伝導容量駆動の調整可能なカプラシステムは、各々が接地端および開放端を有する第１および第２の量子オブジェクトを調整可能に結合および切り離す。システムは、第１の量子オブジェクトの解放端と第１の接続ノードとの間に接続された第１の結合コンデンサ、第１の接続ノードと低電圧レールとの間に接続された第１のインダクタ、第１の接続ノードと第２の接続ノードとの間に接続されたジョセフソン素子、第２の接続ノードと低電圧レールとの間に接続された第２のインダクタ、および第２の接続ノードと第２の量子オブジェクトの開放端との間に接続された第２の結合コンデンサを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】例示的な超伝導容量駆動の調整可能なカプラのブロック図である。
【図２Ａ】例示的な超伝導容量駆動の調整可能なカプラの概略回路図である。
【図２Ｂ−２Ｉ】図２Ａの例示的な超伝導容量駆動の調整可能なカプラへの制御磁束の結合を提供する様々な構成を図解する概略図である。
【図３】カプラの両端に容量結合を有する例示的な超伝導容量駆動の調整可能なカプラの概略回路図である。
【図４】磁束変圧器を介して一方の側に結合を有する例示的な超伝導容量駆動の調整可能なカプラの概略回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示は、概して超伝導回路に関し、より具体的には、２つの量子オブジェクト（例えば、キュービットまたは共振器）間の容量駆動の調整可能なカプラに関する。誘導結合する調整可能なカプラの適用性は、特定の状況では制限される。例えば、伝送線路共振器は、電流の流れが本質的にゼロである領域を有し、一方で電圧振動は最大である。誘導結合は電流の流れがある場所でのみ機能するため、誘導結合する調整可能なカプラはこれらの点で結合することができない。このため、例えば、一方の端が低電圧レール（例えば、接地）に短絡され、他端が開放されたままである半波共振器の場合、開放端に電流は流れないため、接地に短絡された端に誘導結合が行われ、そこに結合する電流があるとしても、半波共振器の開放端に誘導結合を行うことはできない。
【００１２】
本明細書に記載の超伝導容量駆動の調整可能なカプラは、結合コンデンサおよび高周波超伝導量子干渉素子（ＲＦ  ＳＱＵＩＤ）を含み、誘導結合が利用できない場合に機能する調整可能な結合素子を提供することができる。本明細書に記載の超伝導容量駆動の調整可能なカプラは、電流信号によって誘導的にではなく、電圧信号によって容量的に駆動することができる調整可能な結合素子を提供する。超伝導カプラは極低温で動作し、実質的に電力を消費せず、単一磁束量子（ＳＦＱ）互換信号で制御することができる。
【００１３】
図１のブロック図に示されるように、容量駆動の調整可能なカプラ１０２は、ポートを介してカプラ１０２に接続された第１の量子オブジェクト１０４および第２の量子オブジェクト１０６を結合する。考察を簡単にするために、これらのポートは、図１では名目上「入力」および「出力」とラベル付けされているが、結合されたオブジェクト間の信号の送信または情報の交換は双方向であり得る。量子オブジェクト１０４、１０６は、キュービットまたは共振器であり得る。考えられるタイプの共振器を作製する１つの方法は、長さとインピーダンスを適切に選択して、完全にパッシブな伝送線路（すなわち、アクティブなジョセフソン伝送線路（ＪＴＬ）ではない）を使用することである。カプラ１０２は、接続ノード１１２でＲＦ  ＳＱＵＩＤ  １０８の１つの端子に接続された結合コンデンサ１１０を備えるＲＦ  ＳＱＵＩＤ  １１０からなる。ＲＦ  ＳＱＵＩＤ（図１には示されていない）内のジョセフソン素子は、例えば、単一のジョセフソン接合として、または、例えば並列の２つのジョセフソン接合を備える複合ジョセフソン接合として実装されてもよい。
【００１４】
１つ以上の磁束注入素子１１４をカプラ１０２、具体的にはそのＲＦ  ＳＱＵＩＤ  １０８に提供して、ＲＦ  ＳＱＵＩＤ  １０８をバイアスし、それにより、ＲＦ  ＳＱＵＩＤ  １０８内のジョセフソン素子のインダクタンスを変更し、一方では、オブジェクト１０４、１０６を相互に結合し、結合されたオブジェクト１０４、１０６間で信号を通過させる低インダクタンス状態、および他方では、オブジェクトを互いに分離し、したがって分離されたオブジェクト間を信号が通過するのをブロックする高インダクタンス状態、の間で切り替えることができる。
【００１５】
カプラコントローラ１１６は、反対のインダクタンス状態間でＲＦ  ＳＱＵＩＤ １０８内のジョセフソン素子を調節することによって、「オフ」（分離）状態と「オン」（結合）状態の様々な程度との間でカプラ１０２の設定を制御することができる。例えば、カプラコントローラ１１６は、例えばＲＦ  ＳＱＵＩＤ １０８に誘導的に結合された少なくとも１つの磁束バイアス制御ラインを介して、少なくとも１つの磁束注入素子１１４を介して制御電流の量および極性を制御することができる。
【００１６】
図２Ａは、図１のカプラ１０２に対応することができる例示的な容量駆動の調整可能なカプラ２００の回路図を提供する。カプラ２００は、図１のオブジェクト１０４、１０６に対応する第１および第２の量子オブジェクト２０２、２０４を結合することができる。カプラ２００の第１のインダクタＬ１、ジョセフソン接合Ｊ１、および第２のインダクタＬ２は、図１のＲＦ  ＳＱＵＩＤ １１０に対応することができるＲＦ  ＳＱＵＩＤを形成する。このＲＦ  ＳＱＵＩＤは、第１のオブジェクト２０２上の電圧によって、図１のコンデンサ１１０に対応することができる結合コンデンサＣ１を介して駆動される誘導性電流ディバイダを形成する。結合コンデンサＣ１がＲＦ  ＳＱＵＩＤに接続するノードＶ１は、図１の接続ノード１１２に対応することができる。簡単にするために、磁束注入素子は図２Ａから省略されている。しかしながら、磁束は、様々な方法で注入することができ、そのいくつかは、本明細書で説明され、図２Ｂ〜図２Ｉに図解されている。第１および第２のオブジェクト２０２、２０４は、制御電流を介して印加される磁束なしで結合され得るが、オブジェクト２０２、２０４を分離するために１つ以上の制御電流を介して磁束が印加され得る。以下の考察では、ＲＱ  ＳＱＵＩＤのジョセフソン素子の可変インダクタンス（すなわち、図２Ａの例ではＪ１）をＬＪと呼ぶ。
【００１７】
本明細書で説明されるすべての例において、第１および第２のオブジェクト２０２、２０４は、各々２つの異なる端部を有するタイプであり得、一方の端部は、低電圧レール（例えば、接地）へのＤＣパスを有する必要があり、一方は、低電圧レールへのＤＣパスを有してはならない。これらは、それぞれ接地端および開放端と呼ばれる。図２Ａ〜図２Ｉの例は、第１のオブジェクト２０２の開放端（すなわち、低電圧レールへのＤＣパスを有してはならないオブジェクト２０２の端部）を第２のオブジェクト２０４の接地端（すなわち、低電圧レールへのＤＣパスを有する必要がある第２のオブジェクト２０４の端部）に結合することができる。オブジェクト２０２、２０４の接地端（すなわち、両方が低電圧レールへのＤＣパスを必要とする２つのオブジェクトの端部）を一緒に結合することは、誘導的にのみ結合する調整可能なカプラを利用することができるのに対して、そのようなカプラは、どちらのオブジェクトについても、解放端（すなわち、低電圧レールへのＤＣパスを有してはならない端部）を結合するために使用することができない。第１のオブジェクト２０２の開放端が結合されている端部である場合、第１のオブジェクト２０２の開放端は、その端部で接地へのＤＣパスがないことを必要とするので、結合コンデンサＣ１を短絡回路に置き換えることは、第１のオブジェクト２０２の機能を壊す。
【００１８】
本開示の結合およびシステムは、２つのオブジェクト間の合理的な調整可能な結合をもたらすのに十分である接地〜Ｌ１〜ＬＪ〜Ｌ２〜接地ループにおける電流が、第１のオブジェクト２０２とノードＶ１との間に適切なサイズの結合コンデンサＣ１を配置することによって達成することができるという発見を活用する。結合コンデンサＣ１およびカプラ２００の残りによって形成される直列回路のＬＣ時定数が駆動周波数と比較して小さいとき、ノードＶ１における電位は、第１のオブジェクト２０２上の電位に従う。これにより、電流は、Ｌ１とＬ２およびＬＪの合計とによって形成される誘導性ディバイダを強制的に通過する。Ｌ２を通る分岐電流は、Ｌ１／（Ｌ２＋ＬＪ）に等しく、次に、第２のオブジェクト２０４は、ガルバニックにまたは磁束変圧器を介してのいずれかでこの電流に結合され得る。
【００１９】
図２Ａにおいて単一のジョセフソン接合Ｊ１によって表されるジョセフソン素子のインダクタンスＬＪは、ＲＦ  ＳＱＵＩＤをバイアスする制御電流に依存する。例えば、ＲＦ  ＳＱＵＩＤループに磁束バイアスを印加することによってＬＪを変化させることができ、その結果、Ｌ２を通る調整可能な電流、したがって２つのオブジェクト２０２、２０４間の調整可能な結合がもたらされる。このため、ＬＪの変数値は、Ｌ２における電流を設定し、したがって、第１および第２のオブジェクト２０２、２０４間の結合を設定する。コンデンサＣ１およびインダクタＬ１の値は、１／√（Ｌ１／Ｃ１）≪ωとなるように選択する必要があり、ここで、ωは、結合されたオブジェクト２０２、２０４の最高特性周波数を表す。Ｌ１およびＣ１の正確な値は、必要とされる結合強度に依存する。アジレントのＡｄｖａｎｃｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ（ＡＤＳ）ツールで実施されたシミュレーションは、キャパシタンスおよびインダクタンスの値の現実的な選択のために、カプラ２００が、モデルシステムに対して１００メガヘルツのオーダで、適度に強い結合を達成することができることを示している。
【００２０】
したがって、本明細書で説明するカプラは、伝送線路共振器に沿った任意の点で調整可能な結合を実装する柔軟性を提供し、誘導結合のみを行う調整可能なカプラでは不可能な結合を可能にする。容量駆動の調整可能なカプラシステム１００は、量子オブジェクト（例えば、キュービット、共振器）間の結合および分離を提供するために、様々な超伝導回路システムのいずれかに実装することができる。結合されたオブジェクト間の信号は、例えば、キュービットのゲートまたは読み出し動作を実施するなど、量子回路の制御方式で実装されるマイクロ波信号とすることができる。別の例として、信号は、信号パルス、通信信号、または制御コマンド信号とすることができる。容量駆動の調整可能なカプラシステム１００は、極低温で動作することができ、実質的に電力を消費せず、単一磁束量子（ＳＦＱ）互換信号で制御することができる。
【００２１】
上で考察されたように、カプラ２００のＲＦ  ＳＱＵＩＤにおける前述のジョセフソン素子は、ジョセフソン接合または複合ジョセフソン接合であり得る。ジョセフソン素子のインダクタンスは、量子オブジェクトを互いに結合して結合されたオブジェクト間で信号を通過させる低インダクタンス状態と、オブジェクトを互いに分離して信号がオブジェクト間を通過するのをブロックする高インダクタンス状態との間で切り替えることができる。ジョセフソン素子は、ＳＱＵＩＤに電流が流れていないか、低い電流が誘導されているときに第１のインダクタンスを有し、ある電流またはより高い電流がそれぞれのＳＱＵＩＤに誘導されて、それが、例えば、約０．１Φ０より大きく、約０．４５Φ０より小さい磁束を生成または誘導する所定の閾値にあるときに、第２のインダクタンスを有することができ、ここでΦ０は磁束量子に等しい。第１のインダクタンス（例えば、
【数１】
2021511657.tif 000003
ここで
【数２】
2021511657.tif 000004
は、プランクの定数を２πで割ったもの、ｅは電子電荷、ＩＣはジョセフソン接合の臨界電流である）は、オブジェクト間に入力信号の所望の帯域幅部分の通過を可能にするような、オブジェクト間の結合を提供することができる。第２のインダクタンス（例えば、比較的に大きなインダクタンス値）は、入力信号の所望の帯域幅部分の通過がオブジェクト間でブロックされるように、オブジェクト間の分離を提供することができる。
【００２２】
図２Ｂ〜図２Ｈは、磁束注入を提供するための様々な構成を有するカプラの概略図を図解する。変形カプラは、別な方法で実質的に上記のように機能する。図２Ｂの例示的なカプラ２０６は、インダクタＬ１およびＬ２への変圧器結合によって磁束注入を提供することができる単一の磁束バイアスライン２０８を提供する。図２Ｂの例示的なカプラ２０６は、インダクタＬ１およびＬ２への変圧器結合によって磁束注入を提供することができる単一の磁束バイアスライン２０８を提供する。図２Ｃの例示的なカプラ２１０は、インダクタＬ１だけへの変圧器結合によって磁束注入を提供することができる単一の磁束バイアスライン２１２を提供する。図２Ｄの例示的なカプラ２１４は、インダクタＬ２だけへの変圧器結合によって磁束注入を提供することができる単一の磁束バイアスライン２１６を提供する。図２Ｅの例示的なカプラ２１８は、インダクタＬ１だけへの変圧器結合によって磁束注入を提供することができる第１の磁束バイアスライン２２０と、インダクタＬ２だけへの変圧器結合によって磁束注入を提供することができる第２の磁束バイアスライン２２２とを提供する。両方の磁束バイアスライン２２０、２２２は、図１のコントローラ１１６などの単一のコントローラによって制御することができる。
【００２３】
図２Ｆ〜図２Ｉの例示的カプラ２２４、２３０、２３４、および２３８はすべて、並列で構成された２つのジョセフソン接合Ｊ１、Ｊ２からなる複合ジョセフソン接合２２６としてＲＦ  ＳＱＵＩＤのジョセフソン素子を提供する。複合ジョセフソン接合２２６のより小さいループはまた、磁束をより小さいループに注入することができる１つ以上のインダクタを含むことができる。図２Ｆ〜図２Ｉに図解するように、２つのそのようなインダクタＬＡおよびＬＢは、複合ジョセフソン接合２２６に提供される。これらのインダクタＬＡ、ＬＢは、Ｌ１またはＬ２のインダクタンス値と比較して、比較的小さなインダクタンス値を有する。図２Ｆの例示的なカプラ２２４は、インダクタＬＡだけへの変圧器結合によって複合ジョセフソン接合２２６への磁束注入を提供することができる単一の磁束バイアスライン２２８を提供する。図２Ｇの例示的なカプラ２３０は、インダクタＬＢだけへの変圧器結合によって複合ジョセフソン接合２２６への磁束注入を提供することができる単一の磁束バイアスライン２３２を提供する。図２Ｈの例示的なカプラ２３４は、インダクタＬＡおよびＬＢの両方への変圧器結合によって複合ジョセフソン接合２２６への磁束注入を提供することができる単一の磁束バイアスライン２３６を提供する。図２Ｉの例示的なカプラ２３８は、インダクタＬＡだけへの変圧器結合によって磁束注入を提供することができる第１の磁束バイアスライン２４０と、インダクタＬＢだけへの変圧器結合によって磁束注入を提供することができる第２の磁束バイアスライン２４２とを提供する。両方の磁束バイアスライン２４０、２４２は、図１のコントローラ１１６などの単一のコントローラによって制御することができる。
【００２４】
図２Ａ〜図２Ｉは、第１の量子オブジェクト２０２の開放端を第２の量子オブジェクト２０４の接地端に結合するために使用することができる容量駆動の調整可能なカプラを図解しているのに対して、図３に図解するカプラ３００は、両方のオブジェクトの解放端によってオブジェクト３０２、３０４を結合するために使用することができる。カプラ３００は、前述のカプラと同等にふるまうが、ノードＶ２でＲＦ  ＳＱＵＩＤの他端に接続された追加の結合コンデンサＣ２をさらに含む。磁束バイアスラインを、例えば、図２Ｂ〜図２Ｉのいずれかに示されているのと同等の様態で、カプラ３００内の磁束注入素子として提供することができる。
【００２５】
図２Ａ〜図２Ｉは、第２の量子オブジェクト２０４がＬ１とＬ２およびＬＪの合計とによって形成される誘導性ディバイダを介して強制される電流にガルバニックに結合される容量駆動の調整可能なカプラを図解しているが、図４は、第２の量子オブジェクト４０４がこの電流に、したがって第１の量子オブジェクト４０２に、ガルバニック接続ではなく磁束変圧器４０８を介して結合される、別の例示的な容量駆動の調整可能なカプラの別の例を図解している。結合制御磁束ライン４０６は、図２Ｃの回路２１０の例に構成されて示されているが、図４に示される回路４００はまた、図２Ｆの２２４、図２Ｇの２３０、図２Ｈの２３４、または図２Ｉの２３８の制御結合構成を使用するように変更することもできる。
【００２６】
本明細書に記載されている容量駆動の調整可能なカプラは、拡張オブジェクトの接地端だけではなく、そのオブジェクトに結合する拡張オブジェクトを有するシステムに柔軟性を提供する。説明されているカプラは、オブジェクトに沿ってどこにでも結合する柔軟性を可能にする。
【００２７】
上記で説明されたものは、本発明の例である。もちろん、本発明を説明する目的で構成要素または方法論の考えられるすべての組み合わせを説明することは不可能であるが、当業者は、本発明の多くのさらなる組み合わせおよび置換が可能であることを認識するであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲を含む、本出願の範囲内に入るそのようなすべての変更、修正、および変形を包含することが意図されている。さらに、本開示または特許請求の範囲が「ある（ａ）」、「ある（ａｎ）」、「第１の（ａ  ｆｉｒｓｔ）」、または「別の（ａｎｏｔｈｅｒ）」要素、またはそれらの同等物を記載している場合、そのような要素を１つ以上含むと解釈されるべきであり、そのような要素を２つ以上要求することも除外することもしない。本明細書で使用する場合、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」という用語は、限定することなく含むことを意味し、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、限定することなく含むことを意味する。「に基づく」という用語は、少なくとも部分的に基づくことを意味する。
【図１】
2021511657.tif 000005
【図２Ａ】
2021511657.tif 000006
【図２Ｂ】
2021511657.tif 000007
【図２Ｃ】
2021511657.tif 000008
【図２Ｄ】
2021511657.tif 000009
【図２Ｅ】
2021511657.tif 000010
【図２Ｆ】
2021511657.tif 000011
【図２Ｇ】
2021511657.tif 000012
【図２Ｈ】
2021511657.tif 000013
【図２Ｉ】
2021511657.tif 000014
【図３】
2021511657.tif 000015
【図４】
2021511657.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】令和2年7月17日(2020.7.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超伝導容量駆動の調整可能なカプラシステムであって、前記システムが、
低電圧レールへのＤＣパスに接続されるように要求される接地端と、前記低電圧レールへのＤＣパスに接続されないように要求される開放端とを有する第１の量子オブジェクトと、
低電圧レールへのＤＣパスに接続されるように要求される接地端と、前記低電圧レールへのＤＣパスに接続されないように要求される開放端とを有する第２の量子オブジェクトと、
カプラであって、
前記第１の量子オブジェクトの開放端と第１の接続ノードとの間に接続された第１の結合コンデンサと、
前記第１の接続ノードと第２の接続ノードとの間に接続された高周波超伝導量子干渉素子（ＲＦ  ＳＱＵＩＤ）であって、前記ＲＦ  ＳＱＵＩＤが、前記第１の接続ノードと前記第２の接続ノードとの間に接続されたジョセフソン素子を備える、高周波超伝導量子干渉素子と、
を備える、カプラと、
前記ジョセフソン素子にバイアスをかけて前記第１の量子オブジェクトと前記第２の量子オブジェクトとの間の結合の強度を可変的に弱めるように構成された少なくとも１つの磁束注入素子と、
を備え、
注入される磁束の不存在下で、前記第１の量子オブジェクトおよび前記第２の量子オブジェクトが一緒に結合されて、前記第１の量子オブジェクトと前記第２の量子オブジェクトとの間で信号を通過させる、システム。
【請求項２】
前記第２の量子オブジェクトの接地端が、ガルバニックにまたは磁束変圧器を介してのどちらかで、前記第２の接続ノードに結合される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記注入される磁束の量を調節し、それにより前記ジョセフソン素子のインダクタンスを変えることによって、前記カプラの設定を結合状態と非結合状態との間で制御するように構成されたカプラコントローラをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記カプラコントローラが、前記ＲＦ  ＳＱＵＩＤに誘導的に結合された少なくとも１つの磁束バイアス制御ラインを通る電流の量および極性を制御する、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＲＦ  ＳＱＵＩＤが、前記第１の接続ノードと前記低電圧レールとの間に接続された第１のインダクタと、前記第２の接続ノードと前記低電圧レールとの間の第２のインダクタとをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記ジョセフソン素子が、ちょうど１つのジョセフソン接合からなる、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの磁束注入素子が、前記第１のインダクタおよび前記第２のインダクタのうちの少なくとも１つに変圧器結合されている磁束バイアスラインである、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記ジョセフソン素子が、並列に配列された２つのジョセフソン接合を備える複合ジョセフソン接合を備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
前記少なくとも１つの磁束注入素子が、前記複合ジョセフソン接合におけるインダクタンスに変圧器結合されている磁束バイアスラインである、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記カプラが、前記第２の接続ノードと前記第２の量子オブジェクトの開放端との間に接続された第２の結合コンデンサをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
超伝導容量駆動の調整可能なカプラシステムであって、前記システムが、
低電圧レールへのＤＣパスに接続されるように要求される接地端と、前記低電圧レールへのＤＣパスに接続されないように要求される開放端とを有する第１の量子オブジェクトと、
低電圧レールへのＤＣパスに接続されるように要求される接地端と、前記低電圧レールへのＤＣパスに接続されないように要求される開放端とを有する第２の量子オブジェクトであって、前記第２の量子オブジェクトの接地端が、第２の接続ノードに接続されている、第２の量子オブジェクトと、
前記第１の量子オブジェクトの開放端と第１の接続ノードとの間に接続された結合コンデンサと、
前記第１の接続ノードと前記低電圧レールとの間に接続された第１のインダクタと、
前記第１の接続ノードと前記第２の接続ノードとの間に接続されたジョセフソン素子と、
前記第２の接続ノードと前記低電圧レールとの間に接続された第２のインダクタと、
を備える、システム。
【請求項１２】
前記ジョセフソン素子が、単一のジョセフソン接合である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ジョセフソン素子にバイアスをかけて前記第１の量子オブジェクトと前記第２の量子オブジェクトとの間の結合の強度を可変的に弱めるために前記第１のインダクタおよび前記第２のインダクタのうちの少なくとも１つに変圧器結合された少なくとも１つの磁束バイアスラインをさらに備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ジョセフソン素子が、並列に配列された２つのジョセフソン接合を備える複合ジョセフソン接合である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記複合ジョセフソン接合にバイアスをかけて前記第１の量子オブジェクトと前記第２の量子オブジェクトとの間の結合の強度を可変的に弱めるために前記複合ジョセフソン接合に変圧器結合された少なくとも１つの磁束バイアスラインをさらに備える、請求項１４に記載のシステム。
【国際調査報告】
2021511657.tif 000017
2021511657.tif 000018
2021511657.tif 000019
2021511657.tif 000020
2021511657.tif 000021