(57)【要約】  熱デカップリング・デバイスのアーキテクチャおよび製造技術が提供される。実施形態によっては、熱デカップリング・デバイスが熱デカップリング型極低温マイクロ波フィルタに含まれ得る。実施形態によっては、熱デカップリング・デバイスは、誘電材料と導電線とを含み得る。誘電材料は、誘電材料の壁によって第２のチャネルから離隔された第１のチャネルを含み得る。導電線は、上記壁によって離隔された第１のセグメントと第２のセグメントとを含み得る。壁は、第１のセグメントと第２のセグメントとの間のマイクロ波信号の伝播を容易にすることができるとともに、導電線の第１のセグメントと第２のセグメントとの間の熱流を低減することができる。
2022502836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱デカップリング・デバイスであって、
誘電材料の壁によって第２のチャネルから離隔された第１のチャネルを含む前記誘電材料と、
前記壁によって離隔された第１のセグメントと第２のセグメントとを含む導電線であって、前記壁が前記第１のセグメントと前記第２のセグメントとの間のマイクロ波信号の伝播を容易にするとともに前記導電線の前記第１のセグメントと前記第２のセグメントとの間の熱流を低減する、前記導電線と
を含む、
熱デカップリング・デバイス。
【請求項２】
前記壁は、約１ギガヘルツ（ＧＨｚ）より高い周波数を有する前記マイクロ波信号に基づき前記マイクロ波信号を伝播させると確定された寸法を有する、
請求項１に記載の熱デカップリング・デバイス。
【請求項３】
前記第１のセグメントと前記第２のセグメントとは実質的に平行な方向に延びる、
請求項１に記載の熱デカップリング・デバイス。
【請求項４】
前記第１のセグメントは、前記第２のセグメントの第２の平均温度よりも高い第１の平均温度を呈する、
請求項１に記載の熱デカップリング・デバイス。
【請求項５】
前記誘電材料は、７７度ケルビン（Ｋ）の温度で２００ワット／メートル・ケルビン（Ｗ／ｍ−Ｋ）より高い熱伝導率を有するように選択される、
請求項１に記載の熱デカップリング・デバイス。
【請求項６】
前記誘電材料はサファイアとダイヤモンドとを含む群から選択される、
請求項５に記載の熱デカップリング・デバイス。
【請求項７】
前記導電線は、前記誘電材料の不連続チャネル内で焼結された導電材料を含む、
請求項１に記載の熱デカップリング・デバイス。
【請求項８】
前記誘電材料は、前記第１のチャネルと前記第２のチャネルとを含む不連続チャネルを含み、前記不連続チャネルは、約７７度ケルビン（Ｋ）より低い温度を有する極低温環境において伝播する前記マイクロ波信号に対するフィルタ動作を容易にするパターンとなっている、
請求項１に記載の熱デカップリング・デバイス。
【請求項９】
前記フィルタ動作は、前記パターンを有する前記不連続チャネルを満たす前記導電線の幾何形状に応ずる、
請求項８に記載の熱デカップリング・デバイス。
【請求項１０】
前記フィルタ動作はバンドパス・フィルタ動作を含み、規定周波数範囲内にある前記マイクロ波信号の第１の周波数が前記バンドパス・フィルタ動作によって通過させられ、前記規定範囲外の第２の周波数が前記バンドパス・フィルタ動作によって減衰させられる、
請求項８に記載の熱デカップリング・デバイス。
【請求項１１】
前記規定周波数範囲は、約１ギガヘルツ（ＧＨｚ）と約１０ＧＨｚとの間の範囲内の周波数の一部分を包含する約１ＧＨｚの帯域幅を有する、
請求項１０に記載の熱デカップリング・デバイス。
【請求項１２】
熱デカップリング型極低温マイクロ波フィルタ・デバイスであって、
約７７度ケルビン（Ｋ）より低い温度を有する極低温環境内を伝播するマイクロ波信号に対するフィルタ動作を容易にするパターンの不連続チャネルを有する誘電体であって、前記不連続チャネルは前記誘電体の壁によって第２のチャネルから離隔された第１のチャネルを含む、前記誘電体と、
前記壁によって離隔された、前記第１のチャネル内に位置する第１のセグメントと前記第２のチャネル内に位置する第２のセグメントとを含む導電線であって、前記壁は前記導電線を通る前記マイクロ波信号の伝播を容易にするとともに、前記導電線の前記第１のセグメントと前記第２のセグメントとの間の熱流を低減する、前記導電線と
を含む、
熱デカップリング型極低温マイクロ波フィルタ・デバイス。
【請求項１３】
前記壁は、約１ギガヘルツ（ＧＨｚ）より高い周波数を有する前記マイクロ波信号に基づいて前記マイクロ波信号を伝播させると確定された寸法を有する、
請求項１２に記載の熱デカップリング型極低温マイクロ波フィルタ・デバイス。
【請求項１４】
前記第１のセグメントと前記第２のセグメントとは、実質的に平行な方向に延びる、
請求項１２に記載の熱デカップリング型極低温マイクロ波フィルタ・デバイス。
【請求項１５】
ハウジング材料で形成されたハウジングをさらに含み、前記ハウジングは前記ハウジングから離れる方向への熱エネルギーの移動を容易にする冷却器プレートに結合されるように構成され、前記ハウジング材料は無酸素または電解銅である、
請求項１２に記載の熱デカップリング型極低温マイクロ波フィルタ・デバイス。
【請求項１６】
前記ハウジングは電気接地に結合する、
請求項１５に記載の熱デカップリング型極低温マイクロ波フィルタ・デバイス。
【請求項１７】
方法であって、
製造デバイスによって、誘電体内に、前記誘電体の壁によって第２のチャネルから離隔された第１のチャネルを含むパターンを有する不連続チャネルを形成することと、
前記製造デバイスによって、前記誘電材料の前記不連続チャネル内で導電線を形成することであって、前記導電線は前記壁によって離隔された第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記壁は前記第１のセグメントと前記第２のセグメントとの間のマイクロ波信号の伝播を容易にするとともに前記導電線の前記第１のセグメントと前記第２のセグメントとの間の熱流を低減する、前記導電線を前記形成することと
を含む、
方法。
【請求項１８】
前記導電線を前記形成することは、前記不連続チャネル内に導電材料を焼結することを含む、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記導電材料を前記焼結することは、
前記製造デバイスによって、前記不連続チャネル内に粉末状の前記導電材料を付着させることと、
前記製造デバイスによって、前記粉末状の前記導電材料を、前記導電材料を液化させることなく前記粉末状の前記導電材料を結合させて前記導電線とするように選択された規定温度および規定圧力によって特徴付けられる焼結環境に曝すことと
を含む、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記粉末状の前記導電材料を前記付着させることは、前記不連続チャネル内に、粉末金と、粉末銅と、粉末銀と、粉末アルミニウムとを含む群のうちの１つを付着させることを含む、
請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
方法であって、
製造デバイスによって、約７７度ケルビン（Ｋ）より低い極低温で電気絶縁体および熱導体として作用する誘電体を形成することであって、前記誘電体は７７Ｋで約２００ワット／メートル・ケルビン（Ｗ／ｍ−Ｋ）より高い熱伝導率を有する材料を含む、前記誘電体を前記形成することと、
前記製造デバイスによって、前記誘電体内に不連続チャネルを形成することであって、前記不連続チャネルは極低温環境において伝播するマイクロ波信号に対するフィルタ動作を容易にするパターンで形成され、前記不連続チャネルは前記誘電体の壁によって離隔された第１のチャネルと第２のチャネルとを含む、前記不連続チャネルを前記形成することと、
前記製造デバイスによって、前記パターンを有する前記不連続チャネル内で導電材料を焼結し、その結果として前記壁によって離隔された第１のセグメントと第２のセグメントとを含む導電線とし、前記壁は前記導電線を通る前記マイクロ波信号の伝播を容易にするとともに、前記導電線の前記第１のセグメントと前記第２のセグメントとの間の熱流を低減する、前記導電材料を焼結することと
を含む、
方法。
【請求項２２】
前記不連続チャネルを前記形成することは、約１ギガヘルツ（ＧＨｚ）より高い周波数を有する前記マイクロ波信号に基づいて前記マイクロ波信号を伝播させると確定された寸法を有する前記壁によって離隔された第１のチャネルと第２のチャネルとを形成することを含む、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記不連続チャネルを前記形成することは、前記壁によって離隔された第１のチャネルと第２のチャネルとを形成することを含み、前記第１のチャネルと前記第２のチャネルとは実質的に平行である、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記製造デバイスによって、ハウジングを組み付けることをさらに含み、前記ハウジングは前記ハウジングから離れる方向への熱エネルギーの移動を容易にする冷却器プレートに結合するように構成される、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
熱デカップリング製品であって、
製造デバイスによって、誘電材料の壁によって第２のチャネルから離隔された第１のチャネルを形成することと、
前記製造デバイスによって、前記壁によって分離された、前記第１のチャネル内に形成された第１のセグメントと前記第２のチャネル内に形成された第２のセグメントとを含む導電線を形成することであって、前記壁は前記第１のセグメントと前記第２のセグメントとの間のマイクロ波信号の伝播を可能にするとともに、前記導電線の前記第１のセグメントと前記第２のセグメントとの間の熱流を低減する、前記導電線を前記形成することと
を含むプロセスによって形成された、
熱デカップリング製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、温度が極めて低い極低温環境において低減されたカピッツァ抵抗を示す、セグメント化された、または不連続な信号導体を備えたマイクロ波フィルタ構成要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
量子コンピューティングは、一般に、演算機能および情報処理機能の実行のために量子力学現象を使用するものである。量子コンピューティングは、一般にトランジスタを使用して２進値で動作する古典的コンピューティングと対比して見ることができる。すなわち、古典的コンピュータは、０か１かのどちらかのビット値で動作することができるが、量子コンピュータは、０と１の両方の重ね合せを含む量子ビットで動作し、複数の量子ビットをもつれ合わせることができ、干渉を使用することができる。
【０００３】
したがって、量子コンピューティングの基本要素は、量子ビット（キュービット）である。キュービットは、情報を符号化し、操作することができる量子力学系を表す。キュービットの重要な側面は、キュービットの量子状態をどれだけ長く維持することができるかを表すコヒーレンス時間である。
【０００４】
量子コンピューティングの成功実装形態は、現在の計算システムの演算能力を指数関数的に拡張する可能性が高く、多くの技術分野に大変革をもたらす可能性を有することになる。現在、量子コンピューティング・デバイスを実装する多くの手法が提案されている。量子コンピューティング・アーキテクチャの最も実現可能性のある実装手法の１つは、典型的には極低温環境で実装される、超伝導デバイスに基づく。極低温環境は、極めて低い圧力（例えば真空または準真空）および極めて低温を有する環境であり得る。例えば、極低温環境は、約１００度ケルビン（Ｋ）より低い温度を呈することがあり、超伝導ベースの量子コンピューティング環境においてなど、約１０ミリケルビン（ｍＫ）以下の低温の場合がある。
【０００５】
超伝導ベースの量子コンピューティング・アーキテクチャの性能は、コヒーレンス時間とキュービット・エラーの測定によって直接、特性評価可能な超伝導量子ビット（例えばキュービット）の質に大きく依存する。このコヒーレンス時間とキュービット・エラーは、低温でのマイクロ波ハードウェア（例えばフィルタ・デバイス）の性能に強く依存する。
【０００６】
極低温環境に適合すると商業的に宣伝されているマイクロ波フィルタが一部ではあっても存在するが、既存のマイクロ波フィルタは、超伝導ベースの量子コンピューティング実装に付随し得る温度（例えば、１０ｍＫ付近またはそれより低い）は言うまでもなく７７Ｋよりも低い温度で動作するようには設計も試験も行われていないようである。
【０００７】
したがって、量子コンピューティングの分野では、ある特定の極低温（例えば約７７Ｋより下）では、既存のマイクロ波周波数フィルタまたは減衰器が不測の挙動を示すことがあるという技術的問題が生じる。例えば、極低温環境ではマイクロ波フィルタまたは減衰器の要素が超伝導になる場合があり、周波数に基づいて信号を通過、フィルタリング、または減衰させるように機能しなくなることがある。発明者は、このような技術的問題は、２つの明確な技術的問題に少なくとも部分的に起因して生じることを特定した。
【０００８】
第１の技術的問題は、同軸ケーブルなどの信号導体または他のハードウェアが、典型的には室温環境から極低温環境まで及ぶ多くの温度帯を横断することに起因して起こる。したがって、信号を伝播させる導電線を含み得る信号導体の要素と誘電体被覆または基板とが劇的な温度差を有することがある。例えば、室温環境から極低温環境まで信号を伝播させるために採用される導電線は、温度が３００Ｋ変動することがある。発明者は、信号を伝播させる導電線の異なる部分間のこのような大きな温度差が、導電線の１つの部分と導電線の別の部分との間の熱流または熱の交換の結果として熱ノイズを生じさせる可能性があることを特定した。この熱ノイズは、マイクロ波ハードウェアの性能を低下させる可能性があり、さらにそれによってキュービットの性能を低下させる可能性がある。
【０００９】
第１の技術的問題は、単一の材料（例えば導電線）内での熱流に起因して生じる難点に関係しているが、第２の明確な技術的問題は、異なる材料間の熱流に付随する難点に起因して生じる。この第２の技術的問題は、室温または、極低温より高い温度では無視できる傾向があるが、極低温では極めて重大になり得る、カピッツァ抵抗と呼ばれる現象に起因して起こる。カピッツァ抵抗とは、熱流束の存在下での異なる材料間の境界における熱抵抗作用を指す。言い換えると、カピッツァ抵抗は、低温環境内の様々な材料が均一な温度に定まるのを妨げる可能性がある。
【００１０】
例えば、極低温冷却器における２つの材料間の界面をまたぐ周囲温度または温度フラックスあるいはその両方を想定する。その環境内のマイクロ波ハードウェアは、誘電体内に形成された導電線を含み得、ここで導電線は、例えば周波数に基づいてマイクロ波信号を通過または減衰させることによってフィルタリングを実現することができる。誘電体は１０ｍＫに冷却され得る。しかし、動作時に熱源となり得る導電線は、カピッツァ抵抗現象に部分的に起因して、導電線から誘電体に有効に熱を移動させない可能性がある。したがって、導電線は、周囲環境または導電線が中に配置されている誘電体あるいはその両方よりも大幅に高い温度に留まる可能性がある。発明者は、誘電体と導電線との温度差が、低周波ノイズ、不測の挙動などの様々な問題を引き起こす可能性があり、そのうちのいずれの１つでもマイクロ波ハードウェアに依拠する量子コンピューティング・デバイスのキュービットの質（例えば、コヒーレンス時間およびキュービット・エラー）に悪影響を及ぼす可能性があることを特定した。
【００１１】
第３の技術的問題は、系における熱源となり得る導電線を熱運動化することができないことに起因して起こる。この第３の技術的問題は、導電線と誘電体との間などの２つの異なる材料間の不十分な熱伝導性を呈する、マイクロ波ハードウェアを実装するために使用される様々な材料に起因して起こり得る。従来、誘電材料と導電材料は、熱特性をほとんど、またはまったく考慮せずに電気的特性とコストに基づいて選択される。
【発明の概要】
【００１２】
以下に、本発明の１つまたは複数の実施形態について基本的な理解が得られるようにするための概要を示す。本概要は、主要または重要な要素を特定すること、または、特定の実施形態のいかなる範囲も特許請求のいかなる範囲も規定することを意図していない。その唯一の目的は、後述のより詳細な説明の前置きとして概念を簡略的な形で示すことである。本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態では、材料内の熱流の低減、または２つの異なる材料間の境界におけるカピッツァ抵抗の低減のうちの少なくとも一方を容易にする、システム、方法、装置、または製品、あるいはこれらの組合せについて説明する。
【００１３】
本発明の一実施形態によると、熱デカップリング・デバイスを提供することができる。この熱デカップリング・デバイスは、誘電材料を含み得る。誘電材料は、誘電材料の壁によって第２のチャネルから離隔された第１のチャネルを含み得る。この熱デカップリング・デバイスは、導電線をさらに含み得る。導電線は、壁によって離隔された第１のセグメントと第２のセグメントとを含み得る。壁は、第１のセグメントと第２のセグメントとの間のマイクロ波信号の伝播を容易にすることができるとともに、導電線の第１のセグメントと第２のセグメントとの間の熱流を低減することができる。この熱デカップリング・デバイスによってもたらされる利点は、複数の温度帯にわたる導電線内の熱流に起因する熱ノイズの低減であり得る。実施形態によっては、第１のチャネルと第２のチャネルとは、約７７度ケルビンより低い温度を有する極低温環境において伝播するマイクロ波信号に対するフィルタ動作を容易にするパターンで配置することができる。この構成の利点は、この熱デカップリング・デバイスをフィルタ・デバイスに組み込んで熱デカップリング型フィルタ・デバイスを提供することができることである。
【００１４】
本発明の一実施形態によると、熱デカップリング型極低温マイクロ波フィルタ・デバイスを提供することができる。この熱デカップリング型極低温マイクロ波フィルタ・デバイスは、約７７度ケルビン（Ｋ）より低い温度を有する極低温環境において伝播するマイクロ波信号に対するフィルタ動作を容易にするパターンの不連続チャネルを有する誘電体を含み得る。不連続チャネルは、誘電体の壁によって第２のチャネルから離隔された第１のチャネルを含み得る。この熱デカップリング型極低温マクロ波フィルタ・デバイスは、導電線をさらに含み得る。導電線は、第１のチャネル内に位置する第１のセグメントと、第２のチャネル内に位置する第２のセグメントとを含み得る。第１のセグメントと第２のセグメントとは壁によって離隔され得る。壁は、第１のセグメントと第２のセグメントとの間のマイクロ波信号の伝播を容易にすることができるとともに、導電線の第１のセグメントと第２のセグメントとの間の熱流を低減することができる。この熱デカップリング型極低温マイクロ波フィルタ・デバイスによってもたらされる利点は、量子コンピューティング・アーキテクチャを実装可能な極低温環境に付随する温度などの極めて低い温度における性能の向上であり得る。例えば、導電線内の熱流は熱ノイズを生じさせる可能性がある。これは、不連続な導電線の様々なセグメントを熱デカップリングすることによって軽減することができる。実施形態によっては、壁は約１ギガヘルツ（ＧＨｚ）より高い周波数を有するマイクロ波信号に基づいてマイクロ波信号を伝播させると確定された寸法を有し得る。得られる利点は、導電線が不連続であり、したがって直流用途には適さないことがあるとしても、導電線の不連続セグメント間で十分に高い周波数を有する信号を伝播させることができることである。
【００１５】
本発明の一実施形態によると、方法が提供され得る。この方法は、例えば、熱デカップリング・デバイスを製造する方法とすることができる。この方法は、製造デバイスによって、誘電体内に不連続チャネルを形成することを含み得る。不連続チャネルは、誘電材料の壁によって第２のチャネルから離隔された第１のチャネルを含むパターンを有し得る。この方法は、製造デバイスによって、誘電材料の不連続チャネル内に導電線を形成することをさらに含み得る。導電線は、第１のセグメントと第２のセグメントとを含み得る。第１のセグメントと第２のセグメントとは、第１のセグメントと第２のセグメントとの間のマイクロ波信号の伝播を容易にするとともに、導電線の第１のセグメントと第２のセグメントとの間の熱流を低減する壁によって離隔され得る。この方法によってもたらされる利点は、複数の温度帯にわたる導電線内の熱流に起因する熱ノイズの低減であり得る。実施形態によっては、導電線の形成は、不連続チャネル内で導電材料を焼結することを含み得る。導電線を焼結することによってもたらされる利点は、導電線と基板との間の表面接触面積の増加により、導電線と基板との間のカピッツァ抵抗を低減することができることであり得る。
【００１６】
本発明の一実施形態によると、方法が提供され得る。この方法は、例えば熱デカップリング型極低温マイクロ波フィルタの製造方法であり得る。この方法は、製造デバイスによって、約７７度ケルビン（Ｋ）より低い極低温で電気絶縁体および熱導体として作用する誘電体を形成することを含み得る。誘電体は、７７Ｋで約２００ワット／メートル・ケルビン（Ｗ／ｍ−Ｋ）より高い熱伝導率を有する材料を含み得る。この方法は、製造デバイスによって、誘電体内に不連続チャネルを形成することをさらに含み得る。不連続チャネルは、極低温環境において伝播するマイクロ波信号に対するフィルタ動作を容易にするパターンで形成され得る。不連続チャネルは、誘電体の壁によって離隔された第１のチャネルと第２のチャネルとを含み得る。なおもさらに、この方法は、製造デバイスによって、上記パターンを有する不連続チャネル内で導電材料を焼結することをさらに含み得る。その結果として、導電線を通るマイクロ波信号の伝播を容易にするとともに導電線の第１のセグメントと第２のセグメントとの間の熱流を低減する壁によって分離された第１のセグメントと第２のセグメントとを含む導電線が得られる。この方法によってもたらされる利点は、導電線に沿った熱ノイズの低減であり得る。もう１つの利点は、導電線と誘電体との間のカピッツァ抵抗の低減であり得る。熱ノイズの低減とカピッツァ抵抗の低減により、量子コンピューティング・アーキテクチャを実装可能な極低温環境に付随する温度のような極めて低い温度における性能の向上を実現することができる。例えば、導電線と基板との表面接触面積を増加させることによってカピッツァ抵抗を低減することができる。導電線の焼結の結果として、導電線と基板との表面接触面積を増加させることができる。
【００１７】
本発明の一実施形態によると、プロセスによって形成された熱デカップリング製品が提供され得る。このプロセスは、製造デバイスによって、誘電材料の壁によって第２のチャネルから離隔された第１のチャネルを形成することを含み得る。このプロセスは、製造デバイスによって導電線を形成することをさらに含み得る。導電線は、第１のチャネル内に形成された第１のセグメントと、第２のチャネル内に形成された第２のセグメントとを含み得る。第１のセグメントと第２のセグメントとは、壁によって離隔され得る。壁は、第１のセグメントと第２のセグメントとの間のマイクロ波信号の伝播を可能にすることができるとともに、導電線の第１のセグメントと第２のセグメントとの間の熱流を低減する。このプロセスによってもたらされる利点の結果として、導電線の不連続セグメントにより、導電線の様々な不連続セグメント間の熱流を低減することができる、熱デカップリング製品を得ることができる。熱流の低減の結果、導電線に付随する熱ノイズの低減を実現することができ、それによって信号の向上をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】１つまたは複数の実施形態による、多くの温度環境を通って物理的に延びる導電線を示す図である。
【図２】１つまたは複数の実施形態による、信号を伝播させることができる一方、熱流を低減することができる熱デカップリング・デバイスのブロック図である。
【図３】１つまたは複数の実施形態による、信号を伝播させることができる一方、熱流を低減することができる熱デカップリング型極低温マイクロ波フィルタ・デバイスのブロック図である。
【図４】１つまたは複数の実施形態による、システムのブロック図と、カピッツァ抵抗の作用を例示する重ね合せ温度グラフとを示す図である。
【図５】１つまたは複数の実施形態による、カピッツァ抵抗の問題のある結果を示す極低温環境のブロック図である。
【図６】１つまたは複数の実施形態による、カピッツァ抵抗が低減された一例示の非限定的な熱デカップリング型極低温マイクロ波フィルタのグラフィック図である。
【図７】１つまたは複数の実施形態による、極低温マイクロ波フィルタのための一例示のハウジングのブロック図である。
【図８】１つまたは複数の実施形態による、熱デカップリング製品または適切な熱デカップリング型極低温マイクロ波フィルタ製品を製造することができるプロセスを示す図である。
【図９】１つまたは複数の実施形態による、熱デカップリング製品または適切な熱デカップリング型極低温マイクロ波フィルタ製品を製造することができるプロセスを示す図である。
【図１０】１つまたは複数の実施形態による、熱デカップリング製品または適切な熱デカップリング型極低温マイクロ波フィルタ製品を製造することができるプロセスを示す図である。
【図１１】１つまたは複数の実施形態による、熱デカップリング・デバイスを製造する一例示の非限定的方法の流れ図である。
【図１２】１つまたは複数の実施形態による、熱デカップリング型極低温マイクロ波フィルタを製造する一例示の非限定的方法の流れ図である。
【図１３】１つまたは複数の実施形態による、導電材料を焼結させる一例示の非限定的方法の流れ図である。
【図１４】１つまたは複数の実施形態による、極低温マイクロ波フィルタのためのハウジングを製造する一例示の非限定的方法の流れ図である。
【図１５】本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態を容易にすることができる一例示の非限定的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】
【００１９】
以下の詳細な説明は例示に過ぎず、実施形態または実施形態の適用もしくは用途、あるいはその組合せを限定することを意図していない。また、上記の「背景技術」または「発明の概要」の項に示されているいかなる明示または黙示の情報によっても限定されることを意図していない。
【００２０】
上述のように、本明細書で開示される主題は明確な技術的問題に対処することができる。例えば、第１の技術的問題は、本開示の図１〜図３に関連して主として説明する、複数の温度帯にわたる単一の材料内の熱流の結果として生じる熱ノイズに起因して起こる。第２の技術的問題は、本開示の図４〜図６に関連して主として説明する、２つの異なる材料間の界面で作用するカピッツァ抵抗に起因して起こる。
【００２１】
次に図面を参照し、まず図１を参照すると、１つまたは複数の実施形態による、多くの温度環境を通って物理的に延びる導電線１００の図が示されている。導電線１００は、極低温環境１０２と実験室環境１０４との間で信号を搬送するために使用可能な１本の連続線または１本のワイヤとして図示されている。導電線１００の各部分は、同軸ケーブルまたは他の適切な構成として実現可能である。導電線１００は、典型的には、温度が極めて低い極低温環境１０２で実装される、超伝導量子コンピューティング・デバイスに関連して採用可能である。
【００２２】
極低温環境１０２は、各段が異なる温度を呈する複数段を有し得る極低温冷却器内部に実装可能である。したがって、極低温環境１０２内で、ある正の整数であるＮ個の温度帯が存在し得る。図のように、温度帯０に相当する極低温環境１０２の中核は、一例が１０ミリケルビン（ｍＫ）であり得る、絶対零度に極めて近い温度とすることができる。極低温環境１０２の他の段は、約１０ｍＫから約１００Ｋまでの範囲の異なる温度を呈し得る。極低温冷却器の外部など、極低温環境１０２外では、温度帯Ｒとして示されている周囲温度は、例えば３００Ｋ付近の室温とすることができる。
【００２３】
したがって、極低温環境１０２の中核と実験室環境１０４との間で信号を中継するために使用される導電線１００は、電流路としてだけでなく熱経路としても作用し得る。例えば、直流路は、典型的には連続導電線（例えば導電線１００）に依拠するが、連続導電線は実効熱経路でもある。図のように、熱は温度帯Ｒの領域において導電線１００に流入する傾向があり、一方、温度帯０〜Ｎの領域で導電線１００から流出する傾向がある。実質的に、熱は有意に温度帯０に向かって流れる傾向がある。
【００２４】
発明者は、このような熱流が、導電線１００によって搬送される信号の質に悪影響を及ぼす可能性がある、または、導電線１００によって供給を受けるデバイスに悪影響を及ぼす可能性がある、熱ノイズを発生させ得ることを観察した。例えば、熱ノイズは、フィルタ・デバイスの性能を低下させる、または量子コンピューティング・デバイスの超伝導キュービットの質を低下させる可能性がある。したがって、熱ノイズは技術的問題に相当する。この熱ノイズを軽減することにより、フィルタ・デバイス、量子コンピューティング・デバイス、および他のデバイスまたはシステムの性能を向上させることができる。導電線内の熱流の結果として生じる熱ノイズを低減または軽減する技法は、図２を参照すればわかる。
【００２５】
次に図２を参照すると、１つまたは複数の実施形態による、信号を伝播させることができる一方、熱流を低減することができる、熱デカップリング・デバイス２００のブロック図が示されている。説明を簡潔にするために、本明細書に記載の他の実施形態で採用されている同様の要素の繰返しの説明は省く。上記は、導電線を２つ以上の不連続セグメントにセグメント化することによって実現可能である。
【００２６】
例えば、熱デカップリング・デバイス２００は、実装形態に応じて被覆、コンジット、または基板であり得る誘電材料２０２を含み得る。誘電材料２０２は任意の適合する材料であってよいが、ある特定の材料または図６に関連してさらに詳述する低減カピッツァ抵抗特性などの特性が好ましい場合がある。誘電材料２０２は、誘電材料２０２の壁２０４によって第２のチャネルから離隔された第１のチャネルを含み得る。これらの第１のチャネルと第２のチャネルは、以下で述べるように導電線２０６の不連続セグメントによって満たされ得るか占められ得る。実施形態によっては、第１のチャネルと第２のチャネルは実質的に平行な方向に延びることができる。あるいは、導電線の第１のセグメントと第２のセグメントとが実質的に平行な方向に延びることができる。
【００２７】
壁２０４は、第１のチャネルと第２のチャネルとの離隔を示すために濃い灰色で図示される一方、誘電材料２０２の残りの部分は薄い灰色で図示されている。実施形態によっては、壁２０４は誘電材料２０２と実質的に同じ特性である、または実質的に類似した特性を有することができる。実施形態によっては、壁２０４は誘電材料２０２とは異なる特性を有する異なる材料からなり得る。
【００２８】
熱デカップリング・デバイス２００は、導電線２０６をさらに含み得る。他のシステムで採用される連続導電線ではなく、導電線２０６は不連続であり得るかまたはセグメント化され得る。例えば、導電線２０６は、それぞれ、誘電材料２０２の第１のチャネルおよび第２のチャネルを占め得る、第１のセグメント２０６Ａと第２のセグメント２０６Ｂとを含み得る。したがって、第１のセグメント２０６Ａと第２のセグメント２０６Ｂとは壁２０４によって離隔され得る。壁２０４は、第１のセグメント２０６Ａと第２のセグメント２０６Ｂとの間の信号２０８の伝播を容易にするとともに、第１のセグメント２０６Ａと第２のセグメント２０６Ｂとの間の熱流を低減するように構成され得る。
【００２９】
標準モデルによると、電子の流れにより信号（例えば信号２０８）が導体（例えば導電線２０６）を通って伝播することができる。これらの電子が、直流（ＤＣ）用途で典型的な比較的低いエネルギー状態の場合、導体の導通は信号２０８の搬送に依拠する。したがって、信号２０８は第１のセグメント２０６Ａを通って伝播させることができることは容易にわかる。信号部分２０８Ａに、第１のセグメント２０６Ａを通って伝播する信号２０８を示す。しかし、ＤＣ型用途の場合、壁２０４によって生じる導電線２０６の不連続に起因して、信号２０８は第２のセグメント２０６Ｂに流れることができない可能性がある。
【００３０】
しかし、マイクロ波スペクトル内の周波数など、高周波数では、信号２０８は導電線２０６の電子が励起されるようにすることができ、それにより、より高いエネルギー状態を示す。このより高いエネルギー状態では、電子は１つの導体から、十分に近接した別の導体に飛び移ることができる。言い換えると、壁２０４は実質的にキャパシタとして作用し、信号２０８は第１のセグメント２０６Ａから第２のセグメント２０６Ｂに搬送されることができ、これを信号部分２０８Ｂによって示す。壁２０４を通過した後は、信号２０８は第２のセグメント２０６Ｂに沿って搬送されることができ、これを信号部分２０８Ｃによって示す。
【００３１】
マイクロ波スペクトルは、一般に約３００メガヘルツ（ＭＨｚ）から約３００ギガヘルツ（ＧＨｚ）までであるとみなされている。壁２０４の寸法を含む様々な要因によっては、より低い周波数で上述の作用を生じさせるように電子を十分に励起し得る。したがって、信号２０８は必ずしもマイクロ波スペクトルまたはそれより高い周波数には限定されないが、このような周波数は多くの技術用途にとって適切な閾値である。
【００３２】
典型的な量子コンピューティング用途、または極低温周波数フィルタもしくは他のハードウェアの場合、信号２０８は典型的には約１ＧＨｚより高い周波数を有する。したがって、実施形態によっては、壁２０４は、約１ＧＨｚより高い周波数を有する信号２０８を伝播させると確定された寸法を有し得る。多くの寸法が適合するが、一例として、壁２０４の厚さ（例えば第１のセグメント２０６Ａと第２のセグメント２０６Ｂとの間の距離）は、約０．６ミリメートルとすることができる。このような厚さは、信号２０８が第１のセグメント２０６Ａと第２のセグメント２０６Ｂとの間を伝播することを可能にし、しかも、参照番号２１０で示す第１のセグメント２０６Ａと第２のセグメント２０６Ｂとの間を流れる熱を低減することができる。ただし、他の寸法も適合する場合があり、これは実装形態に基づいて変化し得ることを理解されたい。これは、典型的には、信号２０８の周波数によって大きく左右される、所与の信号２０８が壁２０４を通過することができる最大厚さと、壁２０４の材料または熱特性によって大きく左右される、第１のセグメント２０６Ａと第２のセグメント２０６Ｂとの間の熱流をなおも十分に低減する最小限の厚さとによって上下限が決まる範囲内である。
【００３３】
導電線２０６は、場合によっては約３００Ｋから１Ｋ未満までの範囲の多くの異なる温度帯を通って延び得ることを想起されたい。したがって、第１のセグメント２０６Ａおよび第２のセグメント２０６Ｂのかなりの部分が異なる温度帯にあり得、その結果としてこれら２つのセグメントが著しく異なる温度を有し得る。しかし、導電線２０６内の熱流は所与のセグメント内に限定されることができ、それによって熱ノイズを低減することができる。この例では、第１のセグメント２０６Ａの表示されている部分の大部分が温度帯１にあり、一方、第２のセグメント２０６Ｂの表示されている部分の全体が温度帯０にある。したがって、第１のセグメント２０６Ａは、第２のセグメント２０６Ｂの第２の平均温度よりも高い第１の平均温度を呈し得る。実施形態によっては、第１のセグメント２０６Ａは、第２のセグメント２０６Ｂとは異なる温度に安定して留まり得るが、信号２０８は依然としてこの２つのセグメント間を伝播することができる。
【００３４】
実際に、第１のセグメント２０６Ａと第２のセグメント２０６Ｂとは、熱デカップリング・デバイス２００によって熱デカップリングされ得る。熱は所与のセグメント内を自由に流れることができるが、２つの異なるセグメント間の熱流は低減することができる。１つの利点として、壁２０４によって熱流を低減可能であることを考えると、導電線２０６を通るそのような熱流の結果として生じる熱ノイズを大幅に低減することができる。別の利点として、室温帯から極低温環境の中核までの連続した流路が、導電線２０６をセグメント化することによって取り除かれているため、関連する極低温冷却器デバイスの動作がより効率的またはより有効となり得る。
【００３５】
図１に戻ると、熱デカップリング・デバイス２００は、関連する極低温冷却器の様々な段階の間の境界など、極低温環境１０２の様々な温度帯間の境界において有利に実装することができることがわかる。例えば、温度帯Ｎ（例えば１００Ｋ）と温度帯Ｒ（例えば３００Ｋ）との間の境界に位置する１つまたは複数の熱デカップリング・デバイス２００を考える。温度帯Ｎに位置する導電線１００の第１のセグメントは、温度帯Ｒに位置する導電線１００の第２のセグメントからの熱流に曝される必要がない。むしろ、第１のセグメントは１００Ｋまたはその付近においてある種の熱平衡を見出すことができ、一方、第２のセグメントは３００Ｋまたはその付近においてある種の熱平衡を見出すことができる。しかし、信号は第１のセグメントと第２のセグメントとの間を依然として伝播させることができる。熱デカップリング・デバイス２００の別の利点は、フィルタ・デバイスと関連して使用することができ、その一例を、図３を参照しながら詳述する。
【００３６】
次に図３を参照すると、１つまたは複数の実施形態による、信号を伝播することができるとともに熱流を低減することができる、熱デカップリング型極低温マイクロ波フィルタ・デバイス３００のブロック図が示されている。説明を簡潔にするために、本明細書に記載の他の実施形態で採用されている同様の要素の繰返しの説明は省く。例えば、熱デカップリング型マイクロ波フィルタ・デバイス３００は、１つまたは複数の熱デカップリング・デバイス２００を含み得る。
【００３７】
その関連で、熱デカップリング型極低温マイクロ波フィルタ・デバイス３００は誘電体３０２を含み得る。誘電体３０２は、約７７度ケルビンより低い温度を有する極低温環境内を伝播するマイクロ波信号に対するフィルタ動作を容易にするパターン３０６の不連続チャネルを有し得る。不連続チャネルは、その一例を図２に示す誘電体３０２の壁３０８によって第２のチャネルから離隔された第１のチャネルを有し得る。
【００３８】
熱デカップリング型極低温マイクロ波フィルタ・デバイス３００は、複数の不連続セグメントを有し得る導電線３０４をさらに含み得る。例えば、導電線３０４は、壁３０８によって離隔された、第１のチャネル内に位置する第１のセグメント３０４Ａと第２のチャネル内に位置する第２のセグメント３０４Ｂとを含み得る。壁３０８は、導電線３０４の複数のセグメントを通過する伝播など、導電線３０４を通るマイクロ波信号の伝播を容易にすることができる。壁３０８は、さらに、第１のセグメント３０４Ａと第２のセグメント３０４Ｂとの間の熱流を低減することができる。したがって、導電線３０４の様々なセグメントを熱デカップリングすることができ、これにより熱ノイズを低減または軽減することができるので有利である。ここで、カピッツァ抵抗の作用の低減に関連する技法について図４から説明を始めることができる。
【００３９】
次に図４を参照すると、１つまたは複数の実施形態による、システム４００のブロック図と、カピッツァ抵抗の作用を例示する重ね合せ温度グラフが示されている。説明を簡潔にするために、本明細書に記載の他の実施形態で採用されている同様の要素の繰返しの説明は省く。システム４００は、一方の材料が他方の材料に接触する、境界界面４０２を共有する２つの異なる材料を含み得る。したがって、この実施例では、境界界面４０２で材料Ａが材料Ｂに接触する。この実施例では、これらの材料、または２つの材料の間の界面が、共通の温度フラックスに曝される、または両方の材料の周囲温度が同じである、あるいはその両方であるものとし、この温度をＴ０と呼ぶ。また、材料Ａは初期温度Ｔ１を有し、材料ＢはＴ１よりも低い初期温度Ｔ２を有するものとする。
【００４０】
カピッツァ抵抗の作用が無視できるほどである傾向がある室温では、熱が境界界面４０２を通って材料Ａから材料Ｂに流れるため、材料Ａと材料Ｂとは共通温度に定まる可能性が高い。しかし、カピッツァ抵抗の作用がはるかに有意になり得る極低温では、熱境界抵抗Ｒによって境界界面４０２両端間で温度降下ΔＴが生じる。言い換えると、熱境界抵抗は、材料Ａと材料Ｂとが共通温度に定まらないように、材料Ａと材料Ｂとの間のある程度の熱交換を妨げる。
【００４１】
この温度不一致は、境界界面４０２におけるフォノンまたは電子などのエネルギー担体の散乱に起因して起こると考えられている。エネルギー担体が境界を通って熱を移動させずに境界界面４０２で散乱する確率は、境界界面４０２の両側の材料のエネルギー状態の関数である。極低温度では、これらのエネルギー状態はより低く、散乱の可能性がはるかに高くなる。極低温度などの低温では、熱境界抵抗とも呼ばれるカピッツァ抵抗の現象の結果、２つの異なる材料間の境界の役割を果たす境界界面４０２における大幅な温度降下ΔＴが起こることが観察されている。また、この温度降下ΔＴにより、図５に関連してさらに詳述する技術的問題が生じる可能性があることが観察される。
【００４２】
次に図５を参照すると、１つまたは複数の実施形態によるカピッツァ抵抗の問題のある結果を示す極低温環境５００のブロック図が示されている。説明を簡潔にするために、本明細書に記載の他の実施形態で採用されている同様の要素の繰返しの説明は省く。極低温環境５００は、極めて低い圧力を呈し得るかまたは真空であり得る。極低温環境５００は、約７７Ｋよりも低いなど、極めて低い温度に冷却されることがあり、実際に４Ｋより低い、場合によっては１０ミリケルビン以下の場合がある。極低温環境５００内には、量子コンピューティング・アーキテクチャ５０２の一部分が存在し得る。
【００４３】
量子コンピューティング・アーキテクチャ５０２は、例えば、マイクロ波周波数フィルタまたは減衰器など、様々なマイクロ波ハードウェアを含み得る。例えば、量子コンピューティング・アーキテクチャ５０２の超伝導キュービットを制御するために、マイクロ波周波数フィルタを採用することができる。マイクロ波周波数フィルタの内部構造は、誘電体内に位置する導電線を含み得る。したがって、導電線は、図１の材料Ａと材料Ｂとに関連して説明したものと類似し得る、誘電体との境界界面５０６の様々な事例を共有する。境界界面５０６にわたる温度フラックスがＴ０であり、導電線がＴ１においてであり、誘電体がＴ２においてであるとすると、カピッツァ抵抗により境界界面５０６両端間で温度降下ΔＴが起こり得る。別の言い方をすると導電線は熱運動化されず、誘電体よりもΔＴだけ高い温度を維持する。導電線と誘電体との温度差によって、マイクロ波ハードウェア５０４が予想外の挙動をすることが観察されている。例えば、この温度差の結果として、マイクロ波ハードウェア５０４の低周波ノイズまたは他の性能低下が生じる可能性がある。これにより、量子コンピューティング・アーキテクチャ５０２のコヒーレンス時間の短縮、キュービット・エラーの増加、または他の性能低下が生じ得る。場合によっては、マイクロ波ハードウェア５０４の要素（例えば導電線）が、極めて低い温度で超伝導になり、その場合、マイクロ波ハードウェア５０４は意図された通りに機能しないことがある。
【００４４】
境界界面５０６におけるカピッツァ抵抗によって生じる上記の技術的問題の考えられる解決策は、境界界面５０６におけるカピッツァ抵抗を低減する様々な技法によりもたらされ得る。そのような熱境界抵抗の低減の結果、ΔＴの値をより低くすることができ、これにより、極めて低い温度におけるマイクロ波ハードウェア５０４の性能低下を防ぐことができる。
【００４５】
図６は、１つまたは複数の実施形態による低減されたカピッツァ抵抗を有する一例示の非限定的な極低温マイクロ波フィルタ６００のグラフィック図である。説明を簡潔にするために、本明細書に記載の他の実施形態で採用されている同様の要素の繰返しの説明は省く。実施形態によっては、極低温マイクロ波フィルタ６００は、超伝導量子コンピューティング・アーキテクチャのキュービットを制御するために使用可能である。
【００４６】
極低温マイクロ波フィルタ６００は基板６０２を含み得る。基板６０２は、所望の熱特性を有すると確定された誘電材料から形成可能である。例えば、材料は、７７度ケルビン（Ｋ）の温度で、約２００ワット／メートル・ケルビン（Ｗ／ｍ−Ｋ）より高い熱伝導率を有すると確定することができる。実施形態によっては、材料は、電気絶縁体として機能する誘電材料とすることができる。従来の基板の材料または誘電体は、価格と、電気的に絶縁されるなどの所望の電気的特性との何らかの関数に基づいて選択される傾向があることを理解されたい。極低温におけるカピッツァ抵抗の重要性の増大と、上記カピッツァ抵抗がフィルタ・デバイスに関連して生じさせ得る技術的問題とを特定しなければ、特に、電気的特性の向上をもたらすことなく所与の熱伝導特性が誘電体または基板のコストを上昇させ得る場合には、フィルタ設計者が誘電体または基板の熱伝導特性を考慮する明確な理由がない。
【００４７】
しかし、この実施例では７７Ｋで２００Ｗ／ｍ−Ｋを超える、高い熱伝導率を有すると確定された材料を選択することによって、基板６０２と接触している要素（例えば導電線６０４）をより効率的に熱運動化することができ、それによって熱ノイズを低減することができる。例えば、導電線６０４からホット・エレクトロンをより有効に除去することができる。ＤＣ信号は導電線６０４の様々なセグメント間を伝播しないため、ＤＣ信号に付随するノイズを低減またはなくすことができる。ノイズの低減の結果として、関連する要素またはシステムの性能を向上させることができる。例えば、関連する量子コンピューティング・システムは、既存のマイクロ波フィルタではなく極低温マイクロ波フィルタ６００に依拠する場合にコヒーレンス時間の向上とキュービット・エラーの減少とを実現することができる。
【００４８】
実施形態によっては、基板６０２のために選択される材料はサファイアとすることができる。実施形態によっては、基板６０２のために選択される材料はダイヤモンドとすることができる。このような十分な熱伝導性を示すものであれば他の材料も可能である。サファイアとダイヤモンドは両方とも、アルミナなどの典型的なセラミック基板と比較しても極めて高い熱伝導率を有する。例えば、高い熱伝導率を有することが知られているが、低コストと低導電率のためにセラミック基板または誘電体あるいはその両方として最も一般的に選択される材料の１つであるアルミナは、７７Ｋで１５７Ｗ／ｍ−Ｋの熱伝導率を有する。それに対して、サファイアおよびダイヤモンドなどの他の材料は、極低温で大幅に優れた伝導率を有し、これを表１に示す。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
アルミナは多くの他の材料と比較して高い熱伝導率を有することが知られているが、これは、用途によっては一般的に十分に高くはない。表１に示すように、サファイアとダイヤモンドとは、７７Ｋで１０倍近く（サファイアの場合）、または２０倍以上（ダイヤモンドの場合）高い熱伝導率を示す。さらに低い温度、例えば４Ｋで、サファイアとダイヤモンドとは、アルミナよりも２桁以上高い熱伝導率を示し得る。したがって、基板が例えばサファイアまたはダイヤモンドからなる場合、極低温において、基板と異なる材料との間の境界界面は、アルミナなどのより一般的な材料からなる場合よりも低減されたカピッツァ抵抗とより低いΔＴとを有することが期待できる。
【００５１】
極低温マイクロ波フィルタ６００はさらに導電線６０４を含み得る。導電線６０４は、基板６０２の１つの凹部または複数の凹部内に形成することができる。導電線６０４は、約７７Ｋより低い温度を有する極低温環境において伝播するマイクロ波信号に対するフィルタ動作を容易にすることができる。
【００５２】
実施形態によっては、導電線６０４によって容易にされるフィルタ動作は、基板６０２の凹部幾何形状に応じ得る。例えば、導電線６０４はこれらの凹部内に形成することができる、または導電線６０４は凹部の一部分を満たすことができるため、凹部のパターンが所望のフィルタリング動作を実現または容易にすることができる。この実施例では、パターン６０６が適合する幾何形状の一例を示す。実施形態によっては、パターン６０６によって容易にされるフィルタ動作は、バンドパス・フィルタ動作とすることができ、ここで規定範囲内のマイクロ波信号の周波数がバンドパス・フィルタ動作によって通過させられ、規定範囲を超える他の周波数はバンドパス・フィルタ動作によってフィルタリング除去または減衰され得る。
【００５３】
一例として、パターン６０６は、５．５ギガヘルツ（ＧＨｚ）と６．５ＧＨｚとの間の周波数を通過させることを容易にし得、一方、５．５ＧＨｚより下または６．５ＧＨより上の周波数など、許容周波数の帯域以外の周波数をフィルタリング除去または減衰させることができる。通過させる規定周波数範囲は、約１ＧＨｚの帯域幅、またはパターン６０６の幾何形状に応じた他の何らかの値を有し得ることを理解されたい。１ＧＨｚの幅または他の何らかの幅を有する、通過させるこの規定周波数帯域は、典型的には約３００メガヘルツ（ＭＨｚ）と３００ＧＨｚとの間であるマイクロ波スペクトル内の実質的にどこに位置していてもよい。しかし、量子コンピューティング・アーキテクチャとともに使用されるある特定の用途の場合、約１ＧＨｚと約１０ＧＨｚとの間の範囲内の周波数をフィルタリング除去または減衰させることがより重要であり得る。例えば、約４．５ＧＨｚと約５．５ＧＨｚとの間、約５．５ＧＨｚと約６．５ＧＨｚとの間、約６．５ＧＨｚと約７．５ＧＨｚとの間などの規定範囲内の周波数を通過させる（一方、この範囲外の周波数を減衰させる）ことが、典型的なマイクロ波フィルタを代表し得る。
【００５４】
前述のように、極低温マイクロ波フィルタ６００は、特にカピッツァ抵抗の低減と熱運動化の向上とに関して、他のフィルタ・デバイスより有意な利点を有し得る。発明者は、以下で述べる技法により、基板６０２と導電線６０４との表面接触面積を大きくすることによって、カピッツァ抵抗を低減することができることを特定した。発明者は、さらに、極低温マイクロ波フィルタ６００のために、例えば導電線６０４から離れる方向へホット・エレクトロンを移送する有効性を向上させることができる、極めて高い熱伝導率を有する材料を選択することによって、熱運動化の向上を実現することができることを特定した。上で詳述したように、これは、サファイアおよびダイヤモンドなどの材料が代表例となる、選択された材料が約２００（または他の何らかの適切な値）Ｗ／ｍ−Ｋを上回る熱伝導率を有する、基板６０２のために選択される材料に関連し得る。さらに、いくつかの例を以下に示す、導電線６０４の材料は、高い熱伝導特性に従って選択することもできることを理解されたい。
【００５５】
例えば極低温マイクロ波フィルタ６００で使用される材料の熱伝導性を高くすることによって導電線６０４の熱運動化を向上させることに加えて、カピッツァ抵抗を低減することもできる。例えば、再び図５の境界界面５０６を考えると、基板６０２と導電線６０４との間に１つまたは複数の類似の境界界面が存在し得る。２つの異なる材料の間の界面は、微視的スケールで平滑な界面として表され得るが、２つの材料は界面全体にわたって平らでないことがあり、その結果として境界界面における２つの異なる材料の間の表面接触面積が小さくなることがある。この縮小された表面接触面積は、その結果としてカピッツァ抵抗がより高くなるかまたはΔＴがより高くなるため、技術的問題となる。
【００５６】
発明者は、導電線６０４と基板６０２との間の表面接触面積を大きくすることによってΔＴとカピッツァ抵抗の両方を低減することができることに着目し、さらに、それを特異な方式で実現することができると判断した。例えば、導電線６０４を、境界界面における接触がより平らになるように構築または形成することができる。別の実施例として、境界界面における圧力を増大させ、その結果として表面接触面積をより大きくすることもできる。
【００５７】
両方の技法を有利に利用するために採用可能な技法は、導電線６０４を焼結することであり得る。言い換えると、導電線６０４は、基板６０２の凹部内で焼結された導電材料を含み得る。焼結技術に関する詳細情報については図１０を参照すればわかる。ただし、導電線６０４を焼結することによって、基板６０２の表面とのより良い「フィット性」が生じることと、圧力増大がなければ接触が存在しないはずの微小な不完全個所を平坦化しやすくする界面における圧力増大を呈することとの両方に部分的に起因して、２つの材料の間の境界界面における表面接触面積を大きくすることができることを理解されたい。
【００５８】
導電線６０４のパターンを表すパターン６０６からさらにわかるように、無線周波数（ＲＦ）信号を測定することによってフィルタの様々な動作を行うことができる。導電線６０４が不連続であるかまたはセグメント化されているため、ＤＣ測定が完全にはサポートされない可能性がある。キュービットは典型的には（例えば１ＧＨｚを超える）高周波数で動作し、ＤＣ測定はこのような用途ではあまり頻繁に使用されないため、これは必ずしも欠点ではない。また、ＤＣ信号が、キュービットに悪影響を与える可能性のある低周波ノイズを出すことがあることを考えると、ＤＣ信号を遮断することが有利となり得る。
【００５９】
次に図７を参照すると、１つまたは複数の実施形態による極低温マイクロ波フィルタ６００の一例示のハウジング７００が示されている。説明を簡潔にするために、本明細書に記載の他の実施形態で採用されている同様の要素の繰返しの説明は省く。ハウジング７００は、極低温マイクロ波フィルタ６００の他の構成要素の全部または一部分を収容することができる。ハウジング７００は、様々な有利な特性を有し得るハウジング材料７０２を含み得る。例えば、実施形態によっては、ハウジング材料７０２は、無酸素材料で形成することができる。実施形態によっては、ハウジング材料７０２は、電解銅または同様のものとすることができる。実施形態によっては、ハウジング材料７０２は、マイクロ波ノイズから極低温マイクロ波フィルタ（例えば極低温マイクロ波フィルタ６００）の要素を遮蔽することができ、これによってさらなる性能向上をもたらすことができる。
【００６０】
溝７０４によって示すように、ハウジング７００は、ハウジング７００から離れる方向への熱エネルギーの移動を容易にする、または熱シンクとして機能する冷却器プレートまたは他の極低温要素に結合するように構成することができる。実施形態によっては、ハウジング７００は、参照番号７０６で示すように電気接地に結合することができる。なおもさらに、ハウジング７００は、キュービット・ハウジングに組み込まれるなど、適切な量子コンピューティング・アーキテクチャに一体化することができる。コネクタ７０８は、例えば、ＳＭＰ、ＳＭＡ、アーデント（Ardent）などの、単極または高密度マイクロ波コネクタとすることができる。実施形態によっては、ハウジング７００または極低温マイクロ波フィルタ６００の両端のコネクタ７０８が同じ性別（例えば両方がオスまたは両方がメス）を有し得る。このような構成は、キュービット制御線上の接続部の数を減らすことができ、その結果として反射点の数が減り、したがって性能が向上する。
【００６１】
図８〜図１０に、１つまたは複数の実施形態による、適切な熱デカップリング製品を製造可能なプロセスを示す。説明を簡潔にするために、本明細書に記載の他の実施形態で採用されている同様の要素の繰返しの説明は省く。実施形態によっては、熱デカップリング製品は、図２の熱デカップリング・デバイス２００に相当し得る。実施形態によっては、熱デカップリング製品は、熱デカップリング型極低温マイクロ波フィルタ・デバイス３００または極低温マイクロ波フィルタ６００の一部分に相当し得る。図８〜図１０において、熱デカップリング製品は、示されているプロセスの様々な段階で図示されている断面図として示されている。
【００６２】
その関連において、図８は例えば製造デバイスによる誘電体８００の形成を示す。製造デバイスは、プロセッサと、プロセッサによって実行されると動作の実行を促す実行可能命令を記憶するメモリとを含むコンピューティング素子によって制御され得る。上記プロセッサおよびメモリの例と、他の適合するコンピュータまたはコンピューティング・ベースの素子については、図１５を参照すればわかる。
【００６３】
実施形態によっては、誘電材料８００は基板６０２などの基板とすることができる。例えば、誘電材料８００は、約７７Ｋより低い極低温で電気絶縁体および熱導体として作用することができる。誘電材料８００は、７７Ｋで約２００Ｗ／ｍ−Ｋを超える熱伝導率を有する材料を含み得る。特定の用途を満足するように選択される熱伝導率は用途に依存し得るため、用途または実装形態に応じて他の熱伝導率値も選択可能であることを理解されたい。例えば、異なる用途の場合、誘電材料８００の材料は、例えば温度７７Ｋで約１０００Ｗ／ｍ−Ｋより上、温度２０Ｋで約１０００Ｗ／ｍ−Ｋより上、温度１０Ｋで約２０Ｗ／ｍ−Ｋより上、温度４Ｋで約１０Ｗ／ｍ−Ｋより上、または任意の極低温で任意の適切な熱伝導率値である熱伝導率を有するように選択することができる。上記の表１に、様々な温度におけるこれらの例示の熱伝導率値が、アルミナなどの一般的に使用される誘電体とは容易に区別されることが示されている。前述のように、適切に高い熱伝導率を有する材料を選択することによって、境界界面におけるカピッツァ抵抗を有意に低減することができるとともに、温度降下ΔＴを有意に低減することができる。
【００６４】
図９に、１つまたは複数の実施形態による、例えば製造デバイスによる誘電材料８００内のチャネルの形成を示す。説明を簡潔にするために、本明細書に記載の他の実施形態で採用されている同様の要素の繰返しの説明は省く。例えば、製造デバイスはチャネル９００Ａおよびチャネル９００Ｂを形成することができる。チャネル９００Ａは、誘電材料８００の壁９０２によってチャネル９００Ｂから離隔され得る。実施形態によっては、３００ＭＨｚと３００ＧＨｚとの間などのマイクロ波スペクトル内の周波数を有する電磁放射のためのフィルタ動作に応じてチャネルのパターンを構成することができる。そのような挙動をもたらすことができるこのパターンの典型例（俯瞰図で示す）は、パターン６０６とすることができる。したがって、チャネル９００Ａとチャネル９００Ｂとが不連続かつ壁９０２によって離隔されていることに加えて、実施形態によっては、チャネル９００Ａとチャネル９００Ｂとは、パターン６０６の断面を表し得る。チャネル９００Ａとチャネル９００Ｂとは、パターンおよびエッチング技法または任意の他の適切な技法によって形成することができる。
【００６５】
図１０に、１つまたは複数の実施形態による、チャネル９００Ａおよびチャネル９００Ｂ内に形成された導電線１０００を示す。説明を簡潔にするために、本明細書に記載の他の実施形態で採用されている同様の要素の繰返しの説明は省く。例えば、製造デバイスは、チャネル９００Ａ内に形成された第１のセグメントとチャネル９００Ｂ内に形成された第２のセグメントとを含む導電線を形成することができる。導電線１０００の第１のセグメントは、壁９０２によって第２のセグメントから離隔され得る。壁９０２は、第１のセグメントと第２のセグメントとの間のマイクロ波信号（または十分に励起された電子を有する信号）の伝播を可能にするように構成され得る。また、壁９０２は、導電線１０００の第１のセグメントと第２のセグメントとの間の熱流を低減することができる。
【００６６】
実施形態によっては、導電線１０００は、焼結された導電材料で形成することができる。例えば、導電線１０００は、例えば製造デバイスによって、チャネル９００Ａおよび９００Ｂ内で導電材料を焼結することによって得られる。焼結に関するさらなる詳細は、図１３に関連して記載する。
【００６７】
導電線１０００と誘電材料８００との間には様々な境界界面１００２が存在し得ることを理解されたい。前述のように、誘電材料８００は、極めて高い熱伝導率を有するように選択される材料を含み得る。同様に、導電線１０００に関して、高い熱伝導率を有する導電材料が選択され得る。高い熱伝導率を有する材料を使用して、導電線の熱運動化を向上させることができ、それによって極低温マイクロ波フィルタ製品の性能を向上させることができる。また、導電材料を焼結することによって、境界界面１００２における表面接触面積を大きくすることができ、それによってカピッツァ抵抗を低減することができ、極低温環境における性能をさらに向上させることができる。
【００６８】
図１１〜図１４に、開示の主題による様々な方法を示す。説明を簡潔にするために、方法を一連の動作として示し、説明するが、一部の動作は本明細書で示し、説明されている動作とは異なる順序で、または、他の動作と同時に行うことができるため、開示の主題は動作の順序によって限定されないことを理解および了解されたい。例えば、当業者は、方法は、代わりに状態図におけるような一連の相互に関連する状態または事象として表すこともできることを理解し、了解するであろう。また、開示の主題による所与の方法を実装するために、示されているすべての動作が行われる必要はない。さらに、以下および本明細書全体を通じて開示されている方法は、そのような方法のコンピュータへの移送および転送を容易にする製造品に記憶されることができることを理解されたい。
【００６９】
図１１に、１つまたは複数の実施形態による熱デカップリング・デバイスを製造する一例示の非限定的方法の流れ図１１００を示す。説明を簡潔にするために、本明細書に記載の他の実施形態で採用されている同様の要素の繰返しの説明は省く。参照番号１１０２で、製造デバイスが誘電体に不連続チャネルを形成することができる。不連続チャネルは、誘電材料の壁によって第２のチャネルから離隔されている第１のチャネルを含むパターンを有し得る。
【００７０】
参照番号１１０４で、製造デバイスは誘電材料の不連続チャネル内に導電線を形成することができる。導電線は、壁で離隔された第１のセグメントと第２のセグメントとを含み得る。壁は、導電線の第１のセグメントと第２のセグメントとの間でのマイクロ波信号の伝播を容易にすることができるとともに、導電線の第１のセグメントと第２のセグメントとの間の熱流を低減することができる。実施形態によっては、導電線の形成は、不連続チャネル内で導電材料を焼結することを含み得る。
【００７１】
図１２に、１つまたは複数の実施形態による、熱デカップリング型極低温マイクロ波フィルタを製造する一例示の非限定的方法の流れ図１２００を示す。説明を簡潔にするために、本明細書に記載の他の実施形態で採用されている同様の要素の繰返しの説明は省く。参照番号１２０２で、製造デバイスが、約７７Ｋより低い極低温で電気絶縁体および熱導体として作用する誘電体を形成することができる。それに関連して、誘電体は、７７Ｋで約２００Ｗ／ｍ−Ｋより高い熱伝導率を有する材料を含み得る。この所定閾値より高い（この場合は７７Ｋで約２００Ｗ／ｍ−Ｋより高い）熱伝導率を有するように材料を選択することによって、導電線と誘電体との間の熱交換を向上させることができ、それによって、極めて低温の環境で動作するときの極低温マイクロ波フィルタの性能を向上させることができる。適合する材料の例には、サファイア材料、ダイヤモンド材料などが含まれ得る。
【００７２】
参照番号１２０４で、製造デバイスは誘電体に不連続チャネルを形成することができる。不連続チャネルは、極低温環境で伝播するマイクロ波信号に対するフィルタ動作を容易にするパターンで形成することができる。不連続チャネルは、誘電体の壁によって離隔された第１のチャネルと第２のチャネルとを含み得る。一般に、マイクロ波信号は、約３００ＭＨｚと約３００ＧＨｚとの間の範囲の周波数を有する信号として特徴付けられる。実施形態によっては、壁は、約１ＧＨｚより高い周波数を有するマイクロ波信号に基づいてマイクロ波信号を伝播させると確定された寸法を有し得る。
【００７３】
参照番号１２０６で、製造デバイスは、誘電材料の不連続チャネル内に導電線を形成することができる。導電線は、壁によって離隔された第１のセグメントと第２のセグメントとを含み得る。壁は、第１のセグメントと第２のセグメントとの間のマイクロ波信号の伝播を容易にすることができるとともに、導電線の第１のセグメントと第２のセグメントとの間の熱流を低減することができる。第１のセグメントと第２のセグメントとの間の熱流を低減することによって、導電線の近傍における熱ノイズを低減することができ、その結果、改善された信号とすることができる。
【００７４】
上記のように、この導電線は、チャネルの幾何形状に基づいてマイクロ波フィルタとして動作することができる。実施形態によっては、導電線の形成は、不連続チャネル内で導電材料を焼結することを含み得る。導電材料の焼結により、その結果の焼結導電線は導電線と誘電体との境界界面における低減されたカピッツァ抵抗を有し得ることにも留意されたい。この低減されたカピッツァ抵抗は、焼結プロセスの結果としての境界界面における表面接触面積の増加に部分的に起因し得る。
【００７５】
図１３に、１つまたは複数の実施形態による導電材料を焼結する一例示の非限定的方法の流れ図１３００を示す。説明を簡潔にするために、本明細書に記載の他の実施形態で採用されている同様の要素の繰返しの説明は省く。参照番号１３０２で、製造デバイスが、基板の凹部内に粉末状の導電材料を付着させることができる。粉末状の導電材料は、基板の材料に関連して詳述したように、導電線と基板との境界における温度降下を低減することによって低温におけるフィルタの性能を向上させることができる、優れた熱伝導特性のために選択された導電材料とすることができる。実施形態によっては、粉末状の導電材料は、粉末金と、粉末銅と、粉末銀と、粉末アルミニウムとのうちの１つとすることができる。
【００７６】
参照番号１３０４で、製造デバイスは、粉末状の導電材料を焼結環境または焼結条件に曝すことができる。焼結環境または条件は、導電材料を液化させることなく粉末状の導電材料を結合させて導電線とするように選択された規定温度および規定圧力によって特徴付けられ得る。導電線に関連して焼結技術を採用することによって、誘電体と導電線との間のより大きい表面接触面積を実現することができ、これは、低温におけるカピッツァ抵抗を低減するように作用することができ、したがって低温での極低温マイクロ波フィルタの性能を向上させることができる。
【００７７】
次に図１４を参照すると、１つまたは複数の実施形態による極低温マイクロ波フィルタのためのハウジングを製造する一例示の非限定的方法の流れ図１４００が示されている。説明を簡潔にするために、本明細書に記載の他の実施形態で採用されている同様の要素の繰返しの説明は省く。参照番号１４０２で、製造デバイスが、極低温マイクロ波フィルタのためのハウジングを形成または組付けすることができる。ハウジングは、熱シンクとして作用する冷却器プレートに結合するように構成することができる。
【００７８】
参照番号１４０４で、製造デバイスは、コネクタを形成または組付けすることができる。コネクタは、極低温マイクロ波フィルタの対向する両端で導電線に結合することができる。実施形態によっては、これらのコネクタは共通の性別を共有することができる。例えば、フィルタの両端のコネクタは、両方がオス型コネクタとすることができる、または両方がメス型コネクタとすることができる。このような構成によって実現可能な利点は、キュービット制御線上の接続部の数を削減することができ、その結果、反射点の数を削減することができることであり得る。したがって、よりクリーンなマイクロ波制御パルスを実現することができ、フィルタの性能を向上させることができる。
【００７９】
参照番号１４０６で、熱運動化を向上させるとともに、場合によってはフィルタ要素をノイズから遮蔽するように選択されるハウジング材料からなるハウジングを形成することができる。実施形態によっては、ハウジング材料は無酸素材料とすることができる。実施形態によっては、ハウジング材料は電解銅とすることができる。
【００８０】
本発明は、指定のプロセスにより、システム、方法、または製品形態、あるいはこれらの組合せとすることができる。本発明の特定の技術的適用は、任意の可能な統合の技術的詳細レベルのコンピュータ・プログラム製品によって提供することができる。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施させるためのコンピュータ可読プログラム命令が記憶されたコンピュータ可読記憶媒体（または複数の媒体）を含み得る。
【００８１】
コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行デバイスによって使用される命令を保持し、記憶することができる有形デバイスとすることができる。コンピュータ可読記憶媒体は、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、光学式ストレージ・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合する組合せであってよいが、これらには限定されない。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例の非網羅的なリストには以下のものも含まれる。すなわち、可搬フロッピー（Ｒ）・ディスク、ハード・ディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ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）、可搬コンパクト・ディスク読取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、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た溝内の隆起構造などの機械的に符号化されたデバイス、およびこれらの任意の適合する組合せが含まれる。本明細書で使用されるようなコンピュータ可読記憶媒体とは、電波または他の自由に伝播する電磁波、導波路または他の伝送媒体を介して伝播する電磁波（例えば光ファイバ・ケーブルを通る光パルス）、またはワイヤを介して伝送される電気信号などの、一過性の信号自体であると解釈すべきではない。
【００８２】
本明細書に記載のコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ可読記憶媒体からそれぞれのコンピューティング／処理デバイスに、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、ワイド・エリア・ネットワーク、または無線ネットワーク、あるいはこれらの組合せを介して外部コンピュータまたは外部ストレージ・デバイスにダウンロードすることができる。ネットワークは、銅伝送ケーブル、光伝送ファイバ、無線伝送、ルータ、ファイアウォール、交換機、ゲートウェイ・コンピュータ、またはエッジ・サーバ、あるいはこれらの組合せを含み得る。各コンピューティング／処理デバイスにおけるネットワーク・アダプタ・カードまたはネットワーク・インターフェースが、ネットワークからコンピュータ可読プログラム命令を受信し、それらのコンピュータ可読プログラム命令を、それぞれのコンピューティング／処理デバイス内のコンピュータ可読記憶媒体への記憶のために転送する。
【００８３】
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、インストラクション・セット・アーキテクチャ（ＩＳＡ）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、または、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、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、もしくは同様のプログラム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うちの任意の組合せで書かれたソース・コードまたはオブジェクト・コードのいずれかとすることができる。コンピュータ可読プログラム命令は、全体がユーザのコンピュータ上で、一部が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、一部がユーザのコンピュータ上で一部がリモート・コンピュータ上で、または全体がリモート・コンピュータもしくはサーバ上で実行されてもよい。後者の場合、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）またはワイド・エリア・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、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うことができる。実施形態によっては、本発明の態様を実行するために、例えばプログラマブル・ロジック回路、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、またはプログラマブル・ロジック・アレイ（ＰＬＡ）を含む電子回路が、コンピュータ可読プログラム命令の状態情報を使用して電子回路をパーソナライズすることにより、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。
【００８４】
本明細書では本発明について、本発明の実施形態による方法、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ながら説明している。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、および、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ブロックの組合せは、コンピュータ可読プログラム命令によって実装可能であることはわかるであろう。
【００８５】
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他のプログラマブル・データ処理装置のプロセッサにより実行される命令が、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で規定されている機能／動作を実装する方法を形成するようなマシンを実現するように、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マブル・データ処理装置のプロセッサに供給することができる。これらのコンピュータ可読プログラム命令は、命令が記憶されたコンピュータ可読記憶媒体が、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で規定されている機能／動作の態様を実装する命令を含む製造品を含むように、コンピュータ、プログラマブル・データ処理装置、または他のデバイスあるいはこれらの組合せに対して特定の方式で機能するように指示することができるコンピュータ可読記憶媒体に記憶することもできる。
【００８６】
コンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ、他のプログラマブル装置または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で規定されている機能／動作を実装するように、コンピュータ、他のプログラマブル装置、または他のデバイス上で一連の動作ステップが実行されてコンピュータ実装プロセスを実現するようにするために、コンピュータ、他のプログラマブル・データ処理装置、または他のデバイスにロードすることもできる。
【００８７】
図面中のフローチャートおよびブロック図は、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、およびコンピュータ・プログラム製品の可能な実装形態のアーキテクチャ、機能、および動作を示す。この点において、フローチャートまたはブロック図の各ブロックは、規定されている論理機能を実装するための１つまたは複数の実行可能命令を含む、命令のモジュール、セグメント、または部分を表し得る。別の一部の実装形態では、ブロックに記載されている機能は、図に記載されている順序とは異なる順序で行われてもよい。例えば、連続して示されている２つのブロックは、関与する機能に応じて、実際には実質的に並行して実行されてよく、またはそれらのブロックは場合によっては逆の順序で実行されてもよい。また、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、および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ブロックの組合せは、規定されている機能または動作を実行する、または専用ハードウェアとコンピュータ命令との組合せを実施する、専用ハードウェア・ベースのシステムによって実装可能であることもわかるであろう。
【００８８】
図１５に関連して、以下に述べるシステムおよびプロセスは、単一の集積回路（ＩＣ）チップ、複数のＩＣ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などのハードウェア内で実現可能である。また、各プロセス中でプロセス・ブロックの一部または全部が記載されている順序は限定的であるとみなされるべきではない。そうではなく、プロセス・ブロックの一部をそのすべてを本明細書で明示的に示すことはできない様々な順序で実行することができることを理解されたい。
【００８９】
図１５を参照すると、特許請求される主題の様々な態様を実装するための一例示の環境１５００はコンピュータ１５０２を含む。コンピュータ１５０２は、処理ユニット１５０４と、システム・メモリ１５０６と、コーデック１５３５と、システム・バス１５０８とを含む。システム・バス１５０８は、システム・メモリ１５０６を含むがこれには限定されないシステム構成要素を処理ユニット１５０４に結合する。処理ユニット１５０４は、様々な入手可能なプロセッサのうちのいずれかとすることができる。デュアル・マイクロプロセッサおよび他のマルチプロセッサ・アーキテクチャも処理ユニット１５０４として採用可能である。
【００９０】
システム・バス１５０８は、業界標準アーキテクチャ（ＩＳＡ）、マイクロ・チャネル・アーキテクチャ（ＭＣＡ）、拡張ＩＳＡ（ＥＩＳＡ）、インテリジェント・ドライブ・エレクトロニクス（ＩＤＥ）、ＶＥＳＡローカル・バス（ＶＬＢ）、ペリフェラル・コンポーネント・インターコネクト（ＰＣＩ）、カード・バス、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）、アドバンスト・グラフィックス・ポート（ＡＧＰ）、パーソナル・コンピュータ・メモリ・カード国際協会バス（ＰＣＭＣＩＡ）、Ｆｉｒｅｗｉｒｅ（ＩＥＥＥ１３９４）、およびスモール・コンピュータ・システム・インターフェース（ＳＣＳＩ）を含むがこれらには限定されない任意の様々な利用可能なバス・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、周辺機器用バスもしくは外部バス、またはローカル・バスを含む、数種類のバス・アーキテクチャのうちのいずれかとすることができる。
【００９１】
システム・メモリ１５０６は、様々な実施形態において、開示されているメモリ・アーキテクチャのうちの１つまたは複数を採用可能な、揮発性メモリ１５１０と不揮発性メモリ１５１２とを含む。起動時などにコンピュータ１５０２内の要素間で情報を伝送するための基本ルーチンを含むベーシック・インプット／アウトプット・システム（ＢＩＯＳ）が、不揮発性メモリ１５１２に記憶される。さらに、本革新によると、コーデック１５３５が、エンコーダまたはデコーダのうちの少なくとも一方を含むことができ、そのエンコーダまたはデコーダのうちの少なくとも一方は、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組合せからなり得る。コーデック１５３５は別個の構成要素として図示されているが、コーデック１５３５は不揮発性メモリ１５１２内に含まれてもよい。例示として、限定的ではなく、不揮発性メモリ１５１２は、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、電気的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュ・メモリ、３Ｄフラッシュ・メモリ、または抵抗変化型ランダム・アクセス・メモリ（ＲＲＡＭ）などの抵抗変化型メモリを含み得る。不揮発性メモリ１５１２は、少なくとも一部の実施形態では本開示のメモリ・デバイスのうちの１つまたは複数を採用することができる。また、不揮発性メモリ１５１２は、（例えば、コンピュータ１５０２またはそのメインボードに物理的に組み込まれた）コンピュータ・メモリ、または取外し可能メモリとすることができる。開示の実施形態を実装可能な適合する取外し可能メモリの例には、セキュア・デジタル（ＳＤ）・カード、コンパクト・フラッシュ（ＣＦ）・カード、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）・メモリ・スティックなどが含まれ得る。揮発性メモリ１５１０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）が含まれ、様々な実施形態において１つまたは複数の開示のメモリ・デバイスも採用可能である。例示として、限定的ではなく、ＲＡＭは、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、ダブル・データ・レートＳＤＲＡＭ（ＤＤＲ  ＳＤＲＡＭ）、およびエンハンストＳＤＲＡＭ（ＥＳＤＲＡＭ）などの多くの形態で入手可能である。
【００９２】
コンピュータ１５０２は、取外し可能／取外し不能な、揮発性／不揮発性コンピュータ記憶媒体も含み得る。図１５に、例えば、ディスク・ストレージ１５１４を示す。ディスク・ストレージ１５１４は、磁気ディスク・ドライブ、ソリッド・ステート・ディスク（ＳＳＤ）、フラッシュ・メモリ・カード、またはメモリ・スティックなどのデバイスを含むが、これらには限定されない。さらに、ディスク・ストレージ１５１４は、コンパクト・ディスクＲＯＭデバイス（ＣＤ−ＲＯＭ）、ＣＤレコーダブル・ドライブ（ＣＤ−Ｒドライブ）、ＣＤリライタブル・ドライブ（ＣＤ−ＲＷドライブ）、デジタル多用途ディスクＲＯＭドライブ（ＤＶＤ−ＲＯＭ）などの光ディスク・ドライブを含むがこれらには限定されない他の記憶媒体と別個に、または組み合わせた記憶媒体を含み得る。ディスク・ストレージ・デバイス１５１４のシステム・バス１５０８への接続を容易にするために、典型的には、インターフェース１５１６などの取外し可能または取外し不能インターフェースが使用される。ストレージ・デバイス１５１４は、ユーザに関係する情報も記憶することができることを理解されたい。そのような情報は、サーバに記憶、またはサーバに提供、またはユーザ・デバイス上で稼働しているアプリケーションに提供され得る。一実施形態では、ユーザには、（例えば１つもしくは複数の出力デバイス１５３６を介して）ディスク・ストレージ１５１４に記憶されるかまたはサーバもしくはアプリケーションに送信される情報の種類を通知することができる。ユーザには、（例えば１つもしくは複数の入力デバイス１５２８からの入力を介して）そのような情報を収集させるかまたはサーバもしくはアプリケーションと共有させることを、オプトインまたはオプトアウトする機会が与えられ得る。
【００９３】
図１５は、適切な動作環境１５００において、ユーザと記載されている基本コンピュータ資源との間の仲介手段として機能するソフトウェアを記載していることを理解されたい。このようなソフトウェアは、オペレーティング・システム１５１８も含み得る。オペレーティング・システム１５１８は、ディスク・ストレージ１５１４に記憶することができ、コンピュータ１５０２の資源を制御し、割り当てる役割を果たす。アプリケーション１５２０は、システム・メモリ１５０６またはディスク・ストレージ１５１４のいずれかに記憶されている、プログラム・モジュール１５２４と、ブート／シャットダウン・トランザクション・テーブルなどのプログラム・データ１５２６とを介してオペレーティング・システム１５１８による資源の管理を利用する。特許請求される主題は、様々なオペレーティング・システムまたはオペレーティング・システムの組合せとともに実装可能であることを理解されたい。
【００９４】
ユーザは１つまたは複数の入力デバイス１５２８を介してコンピュータ１５０２にコマンドまたは情報を入力する。入力デバイス１５２８は、マウス、トラック・ボール、スタイラス、タッチ・パッドなどのポインティング・デバイス、キーボード、マイクロフォン、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・カード、デジタル・カメラ、デジタル・ビデオ・カメラ、ウェブ・カメラなどを含むがこれらには限定されない。上記および他の入力デバイスは、１つまたは複数のインターフェース・ポート１５３０を介してシステム・バス１５０８により処理ユニット１５０４に接続する。１つまたは複数のインターフェース・ポート１５３０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。１つまたは複数の出力デバイス１５３６は、１つまたは複数の入力デバイス１５２８と同じ種類のポートのうちのいくつかを使用する。したがって、例えば、コンピュータ１５０２に入力を提供し、コンピュータ１５０２から出力デバイス１５３６に情報を出力するために、ＵＳＢポートを使用することができる。出力デバイス１５３６は他にもあるが特に、モニタ、スピーカ、およびプリンタなど、専用アダプタを必要とするいくつかの出力デバイス１５３６があることを例示するために、出力アダプタ１５３４が示されている。出力アダプタ１５３４は、例示として、限定的ではなく、出力デバイス１５３６とシステム・バス１５０８との間に接続の手段を提供する、ビデオ・カードおよびサウンド・カードを含む。１つまたは複数のリモート・コンピュータ１５３８などの他のデバイスまたはデバイスのシステムが、入力機能と出力機能の両方を提供することに留意されたい。
【００９５】
コンピュータ１５０２は、リモート・コンピュータ１５３８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、ネットワーク化環境で動作することができる。１つまたは複数のリモート・コンピュータ１５３８は、パーソナル・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使用機器、ピア・デバイス、スマートフォン、タブレット、または他のネットワーク・ノードとすることができ、典型的には、コンピュータ１５０２に関連して説明した要素の多くを含む。簡潔にするために、１つまたは複数のリモート・コンピュータ１５３８とともにメモリ・ストレージ・デバイス１５４０のみが図示されている。１つまたは複数のリモート・コンピュータ１５３８は、ネットワーク・インターフェース１５４２を介してコンピュータ１５０２に論理的に接続され、次に、１つまたは複数の通信接続部１５４４を介して接続される。ネットワーク・インターフェース１５４２は、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、およびワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）、およびセルラ・ネットワークなどの、有線または無線通信ネットワークに対応する。ＬＡＮ技術は、ファイバ分散データ・インターフェース（ＦＤＤＩ）、銅線分散データ・インターフェース（ＣＤＤＩ）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（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、統合サービス・デジタル通信網（ＩＳＤＮ）およびその変形、パケット交換網、ならびにデジタル加入者回線（ＤＳＬ）などの回線交換ネットワークを含むが、これらには限定されない。
【００９６】
１つまたは複数の通信接続部１５４４は、ネットワーク・インターフェース１５４２をバス１５０８に接続するために採用されるハードウェア／ソフトウェアを指す。通信接続部１５４４は、図がわかりやすいようにコンピュータ１５０２内部に示されているが、コンピュータ１５０２の外部にあってもよい。ネットワーク・インターフェース１５４２への接続のために必要なハードウェア／ソフトウェアは、例示のために過ぎないが、通常の電話級モデム、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、および有線および無線のＥｔｈｅｒｎｅｔ（Ｒ）カード、ハブ、およびルータなどの、内蔵および外付け技術も含む。
【００９７】
本主題について、１つのコンピュータまたは複数のコンピュータ上で稼働するコンピュータ・プログラム製品のコンピュータ実行可能命令の一般的文脈で上述したが、当業者は、本開示は他のプログラム・モジュールと組み合わせて実装することもできることがわかるであろう。一般に、プログラム・モジュールは、特定のタスクを実行する、または特定の抽象データ・タイプを実装する、あるいはその両方である、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。また、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・コンピュータなどの他のコンピュータ・システム構成、およびコンピュータ、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）、マイクロプロセッサ・ベースまたはプログラマブル消費者向け電子機器または産業用電子機器などでも実装可能であることがわかるであろう。例示の態様は、通信ネットワークによって連結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でも実装可能である。ただし、本開示の全部の態様ではないが一部の態様は、スタンドアロン・コンピュータ上で実装可能である。分散コンピューティング環境では、プログラム・モジュールは、ローカル・メモリ・ストレージ・デバイスとリモート・ストレージ・デバイスの両方に配置可能である。
【００９８】
本出願で使用するとき「コンポーネント」、「システム」、「プラットフォーム」、「インターフェース」などの用語は、コンピュータ関連実体、または１つもしくは複数の特定の機能を備えた実働マシンに関連する実体を指す、または含む、あるいはその両方であり得る。本明細書で開示されている実体は、ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアの組合せ、ソフトウェア、または実行時のソフトウェアのいずれかとすることができる。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、実行可能ファイル、実行のスレッド、プログラム、またはコンピュータ、あるいはこれらの組合せであり得るが、これらには限定されない。例として、サーバ上で実行されるアプリケーションとそのサーバの両方がコンポーネントであり得る。１つまたは複数のコンポーネントがプロセスまたは実行のスレッドあるいはその両方内に存在可能であり、コンポーネントは１つのコンピュータ上にローカルに存在する、または２つ以上のコンピュータに分散される、あるいはその両方であってよい。別の実施例では、それぞれのコンポーネントが、様々なデータ構造が記憶された様々なコンピュータ可読媒体から実行され得る。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・システム内、分散システム内の別のコンポーネントと、またはインターネットなどのネットワークを介して他のシステムと、あるいはこれらの組合せと、信号を介してやり取りする１つのコンポーネントからのデータ）を有する信号に従うなどして、ローカル・プロセスまたはリモート・プロセスあるいはその両方を介して通信することができる。別の例として、コンポーネントは、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動作させられる、電気回路または電子回路によって動作させられる機械的部品によって提供される特定の機能を備えた装置とすることができる。そのような場合、プロセッサは、装置の内部または外部のプロセッサとすることができ、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することができる。さらに別の例として、コンポーネントは、機械的部品なしに電子コンポーネントによって特定の機能を提供する装置とすることができ、電子コンポーネントは、電子コンポーネントの機能を少なくとも部分的に与えるソフトウェアまたはファームウェアを実行するプロセッサまたは他の実施形態を含み得る。一態様では、コンポーネントは、例えばクラウド・コンピューティング・システム内の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。
【００９９】
また、「または（ｏｒ）」という用語は、排他的「または（ｏｒ）」ではなく包含的「または（ｏｒ）」を意味することが意図されている。すなわち、別に明記されているのでもなく文脈から明らかでもない限り、「ＸがＡまたはＢを採用する」は、自然な包含的置換のいずれかを意味することが意図されている。すなわち、ＸがＡを採用する、ＸがＢを採用する、またはＸがＡとＢの両方を採用する場合、上記事例のいずれかの下で「ＸがＡまたはＢを採用する」が満たされる。また、別に明記されているのでもなく文脈から単数形に指示されていることが明らかでもない限り、本明細書および添付図面で使用されているような冠詞「ａ」および「ａｎ」は広く「１つまたは複数」を意味するものと解釈されるべきである。本明細書で使用されているとき「例」または「例示の」あるいはその両方の用語は、一例、一事例または一例示となることを意味するために使用されており、非限定的であることが意図されている。疑義を避けるために、本明細書で開示されている主題はそのような例によって限定されない。さらに、本明細書で一「例」または一「例示の」あるいはその両方として記載されているいずれの態様または設計も、必ずしも他の態様または設計より好ましいまたは有利であるものと解釈されるべきではなく、当業者に知られている同等の例示の構造および技術を排除することを意味していない。
【０１００】
本明細書で採用されているとき「プロセッサ」という用語は、シングルコア・プロセッサ、ソフトウェア・マルチスレッド実行機能を備えたシングル・プロセッサ、マルチコア・プロセッサ、ソフトウェア・マルチスレッド実行機能を備えたマルチコア・プロセッサ、ハードウェア・マルチスレッド技術を備えたマルチコア・プロセッサ、パラレル・プラットフォーム、および分散共用メモリを備えたパラレル・プラットフォームを含むがこれらには限定されない、実質的にあらゆるコンピューティング処理ユニットまたはデバイスを指し得る。また、プロセッサは、本明細書に記載の機能を実行するように設計された、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）、コンプレックス・プログラマブル・ロジック・デバイス（ＣＰＬＤ）、ディスクリート・ゲートもしくはトランジスタ・ロジック、ディスクリート・ハードウェア・コンポーネント、またはこれらの任意の組合せを指し得る。また、プロセッサは、ユーザ機器の空間利用を最適化するため、またはパフォーマンスを向上させるために、分子および量子ドット・ベースのトランジスタ、スイッチ、ならびにゲートなどであるがこれらには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、コンピューティング処理ユニットの組合せとして実装することもできる。本開示では、「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」、およびコンポーネントの動作および機能に関連する実質的にあらゆる他の情報記憶コンポーネントなどの用語を使用して、「メモリ・コンポーネント」、「メモリ」において実現される実体、またはメモリを含むコンポーネントを指す。本明細書に記載のメモリまたはメモリ・コンポーネントあるいはその両方は、揮発性メモリまたは不揮発性メモリのいずれかとすることができ、または揮発性と不揮発性の両方のメモリを含み得ることを理解されたい。例示として、限定的ではなく、不揮発性メモリは、読取り専用メモリ（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ＲＡＭ（ＦｅＲＡＭ））を含み得る。揮発性メモリは、例えば外部キャッシュ・メモリとして機能することができるＲＡＭを含み得る。例示として、限定的ではなく、ＲＡＭは、同期ＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、ダブル・データ・レートＳＤＲＡＭ（ＤＤＲ  ＳＤＲＡＭ）、エンハンストＳＤＲＡＭ（ＥＳＤＲＡＭ）、シンクリンクＤＲＡＭ（ＳＬＤＲＡＭ）、ダイレクトＲａｍｂｕｓ  ＲＡＭ（ＤＲＲＡＭ）、ダイレクトＲａｍｂｕｓダイナミックＲＡＭ（ＤＲＤＲＡＭ）、およびＲａｍｂｕｓダイナミックＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）などの多くの形態で入手可能である。また、本明細書のシステムまたはコンピュータ実装方法の開示のメモリ・コンポーネントは、上記および任意��他の適合する種類のメモリを含むことを意図しているが、これらを含むことには限定されない。
【０１０１】
上で説明した内容は、システムおよびコンピュータ実装方法の単なる例を含む。当然ながら、本開示を説明するために、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あらゆる組合せを記載することは不可能であるが、当業者には、本開示の多くの他の組合せおよび置換が可能であることがわかる。また、発明を実施するための形態、特許請求の範囲、付属書、および添付図面において「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有している（ｈａｓ）」、「保有している（ｐｏｓｓｅｓｓｅｓ）」などの用語が使用されている限りにおいて、そのような用語は、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」が請求項における移行語として採用されている場合に解釈されるように、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語と同様に包含的であることが意図されている。様々な実施形態の説明は例示のために示したものであり、網羅的であることも、開示されている実施形態に限定されることも意図されていない。記載されている実施形態の範囲から逸脱することなく、当業者には様々な修正および変形が明らかであろう。本明細書で使用されている用語は、実施形態の原理、実際の適用、または市場に見られる技術に優る技術的改良を最もよく説明するため、または当業者が本明細書で開示されている実施形態を理解することができるようにするために選択されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【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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【国際調査報告】
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