(57)【要約】【課題】固体量子情報処理の量子マイクロ波デバイスに、マルチモードJosephsonパラメトリック・コンバータを含むマイクロ波装置を提供する。【解決手段】マイクロ波デバイスは、Josephsonリング変調器と、Josephsonリング変調器に接続される第１のマルチモード共振器であって、第１の左手系伝送線路で作製される、第１のマルチモード共振器と、Josephsonリング変調器に接続される第２のマルチモード共振器であって、第２の左手系伝送線路で作製される、第２のマルチモード共振器とを含む。【選択図】図３
2018538708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波装置であって、
Josephsonリング変調器と、
前記Josephsonリング変調器に接続される第１のマルチモード共振器であって、第１の左手系伝送線路で作製される、前記第１のマルチモード共振器と、
前記Josephsonリング変調器に接続される第２のマルチモード共振器であって、第２の左手系伝送線路で作製される、前記第２のマルチモード共振器と
を備える、マイクロ波装置。
【請求項２】
前記第１のマルチモード共振器は、所定の周波数帯域の中の、前記Josephsonリング変調器に結合する、複数の第１の共振モードを含み、
前記第２のマルチモード共振器は、前記所定の周波数帯域の中の、前記Josephsonリング変調器に結合する、複数の第２の共振モードを含む、請求項１に記載のマイクロ波装置。
【請求項３】
所定の周波数帯域の中の、前記Josephsonリング変調器に結合する、前記第１のマルチモード共振器内の複数の第１の共振モードの数は、前記所定の周波数帯域の中の、前記Josephsonリング変調器に結合する、前記第２のマルチモード共振器内の複数の第２の共振モードの数に等しい、または、
所定の周波数帯域の中の、前記Josephsonリング変調器に結合する、前記第１のマルチモード共振器内の前記複数の第１の共振モードの前記数は、前記所定の周波数帯域の中の、前記Josephsonリング変調器に結合する、前記第２のマルチモード共振器内の前記複数の第２の共振モードの前記数に等しくない、請求項１に記載のマイクロ波装置。
【請求項４】
前記第１のマルチモード共振器は、Ｎ個の総数の第１のユニット・セルを備え、
前記第２のマルチモード共振器は、Ｍ個の総数の第２のユニット・セルを備え、
ＮもＭもゼロに等しくない、請求項１に記載のマイクロ波装置。
【請求項５】
前記第１のユニット・セルの各々、および、前記第２のユニット・セルの各々は、インダクタの１つの端部に接続されるコンデンサを備え、これに対し、前記インダクタの別の端部は、接地面または導電面に接続される、請求項４に記載のマイクロ波装置。
【請求項６】
前記Josephsonリング変調器は、互いに対向するノードの第１の対と、互いに対向するノードの第２の対とを備え、
前記第１のマルチモード共振器は、ノードの前記第１の対に接続され、
前記第２のマルチモード共振器は、ノードの前記第２の対に接続される、請求項５に記載のマイクロ波装置。
【請求項７】
前記第１のユニット・セルの各々、および、前記第２のユニット・セルの各々は、第１のインダクタと、第２のインダクタと、コンデンサとを備え、
前記第１のインダクタ、および、前記第２のインダクタの、第１の端部は、一体に接続され、これに対し、前記第１のインダクタ、および、前記第２のインダクタの、第２の端部は、接地に接続され、
前記コンデンサは、前記第１の端部に接続される、請求項４に記載のマイクロ波装置。
【請求項８】
ＮはＭに等しい、請求項４に記載のマイクロ波装置。
【請求項９】
ＮはＭに等しくない、請求項４に記載のマイクロ波装置。
【請求項１０】
前記第１のユニット・セルは、互いに直列に接続され、
前記第２のユニット・セルは、互いに直列に接続される、請求項４に記載のマイクロ波装置。
【請求項１１】
前記第１のマルチモード共振器での静電容量およびインダクタンスは、前記第１のユニット・セルで、ユニット・セルごとに変動し、そのことにより、前記第１のマルチモード共振器の所定の固有モードの間の周波数間隔を変え、
前記第２のマルチモード共振器での静電容量およびインダクタンスは、前記第２のユニット・セルで、ユニット・セルごとに変動し、そのことにより、前記第２のマルチモード共振器の所定の固有モードの間の周波数間隔を変える、請求項４に記載のマイクロ波装置。
【請求項１２】
前記第１のユニット・セルの各々での静電容量およびインダクタンスは、前記第２のユニット・セルの各々での静電容量およびインダクタンスと異なる、請求項４に記載のマイクロ波装置。
【請求項１３】
前記第１のユニット・セルの各々での静電容量およびインダクタンスは、前記第２のユニット・セルの各々での静電容量およびインダクタンスと整合する、請求項４に記載のマイクロ波装置。
【請求項１４】
マイクロ波装置を構成する方法であって、
第１のマルチモード共振器をJosephsonリング変調器に接続するステップであって、前記第１のマルチモード共振器は、第１の左手系伝送線路で作製される、前記接続するステップと、
第２のマルチモード共振器を前記Josephsonリング変調器に接続するステップであって、前記第２のマルチモード共振器は、第２の左手系伝送線路で作製される、前記接続するステップと
を含む、方法。
【請求項１５】
前記第１のマルチモード共振器は、所定の周波数帯域の中の、前記Josephsonリング変調器に結合する、複数の第１の共振モードを含み、
前記第２のマルチモード共振器は、前記所定の周波数帯域の中の、前記Josephsonリング変調器に結合する、複数の第２の共振モードを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
所定の周波数帯域の中の、前記Josephsonリング変調器に結合する、前記第１のマルチモード共振器内の複数の第１の共振モードの数は、前記所定の周波数帯域の中の、前記Josephsonリング変調器に結合する、前記第２のマルチモード共振器内の複数の第２の共振モードの数に等しい、または、
所定の周波数帯域の中の、前記Josephsonリング変調器に結合する、前記第１のマルチモード共振器内の前記複数の第１の共振モードの前記数は、前記所定の周波数帯域の中の、前記Josephsonリング変調器に結合する、前記第２のマルチモード共振器内の前記複数の第２の共振モードの前記数に等しくない、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１のマルチモード共振器は、Ｎ個の総数の第１のユニット・セルを備え、
前記第２のマルチモード共振器は、Ｍ個の総数の第２のユニット・セルを備え、
ＮもＭもゼロに等しくない、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のユニット・セルの各々、および、前記第２のユニット・セルの各々は、インダクタの１つの端部に接続されるコンデンサを備え、これに対し、前記インダクタの別の端部は、接地面または導電面に接続される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記Josephsonリング変調器は、互いに対向するノードの第１の対と、互いに対向するノードの第２の対とを備え、
前記第１のマルチモード共振器の集中素子側は、ノードの前記第１の対の１つに接続され、導電面が、ノードの前記第１の対の別の１つに接続され、
前記第２のマルチモード共振器の集中素子側は、ノードの前記第２の対の１つに接続され、導電面が、ノードの前記第２の対の別の１つに接続される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のユニット・セルの各々、および、前記第２のユニット・セルの各々は、第１のインダクタと、第２のインダクタと、コンデンサとを備え、
前記第１のインダクタ、および、前記第２のインダクタの、第１の端部は、一体に接続され、これに対し、前記第１のインダクタ、および、前記第２のインダクタの、第２の端部は、接地に接続され、
前記コンデンサは、前記第１の端部に接続される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記Josephsonリング変調器は、互いに対向するノードの第１の対と、互いに対向するノードの第２の対とを備え、
前記第１のマルチモード共振器は、ノードの前記第１の対に接続され、
前記第２のマルチモード共振器は、ノードの前記第２の対に接続される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
ＮはＭに等しい、または、ＮはＭに等しくない、のいずれかであり、
前記第１のユニット・セルは、互いに直列に接続され、
前記第２のユニット・セルは、互いに直列に接続される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１のユニット・セルの各々での静電容量およびインダクタンスは、前記第２のユニット・セルの各々での静電容量およびインダクタンスと異なる、または、
前記第１のユニット・セルの各々での前記静電容量および前記インダクタンスは、前記第２のユニット・セルの各々での前記静電容量および前記インダクタンスと整合する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
前記Josephsonリング変調器は、Wheatstoneブリッジ構成でのものであり、前記Josephsonリング変調器は、互いに対向するノードの第１の対と、互いに対向するノードの第２の対とを備え、
前記第１のマルチモード共振器は、ノードの前記第１の対に接続され、前記第１のマルチモード共振器は、第１のユニット・セルを備え、
前記第２のマルチモード共振器は、ノードの前記第２の対に接続され、前記第２のマルチモード共振器は、第２のユニット・セルを備え、前記装置は、
それぞれ前記第１のユニット・セルおよび前記第２のユニット・セル内のインダクタに接続される接地面であって、コンデンサが、それぞれ前記第１のユニット・セルおよび前記第２のユニット・セル内の前記インダクタの別の端部に接続される、前記接地面
をさらに備える、
請求項１に記載のマイクロ波装置。
【請求項２５】
前記Josephsonリング変調器は、Wheatstoneブリッジ構成でのものであり、前記Josephsonリング変調器は、互いに対向するノードの第１の対と、互いに対向するノードの第２の対とを備え、
前記第１のマルチモード共振器の集中素子側は、ノードの前記第１の対内の１つのノードに接続され、導電面が、ノードの前記第１の対のうちの別のノードに接続され、前記第１のマルチモード共振器は、第１のユニット・セルを備え、
前記第２のマルチモード共振器の集中素子側は、ノードの前記第２の対のうちの１つのノードに接続され、導電面が、ノードの前記第２の対のうちの別のノードに接続され、前記第２のマルチモード共振器は、第２のユニット・セルを備える、
請求項１に記載のマイクロ波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体量子情報処理の量子マイクロ波デバイスにマルチモードJosephsonパラメトリック・コンバータを適用することに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体量子情報処理での最近の進歩は、マイクロ波領域での量子限界性能を伴う増幅器および周波数コンバータの探究を刺激してきた。電磁場の単一の空間および時間モードの直交位相に適用される利得に依存して、線形増幅器は、基本的に異なるノイズ特性を伴う２つのカテゴリ（位相感応および位相保存）に分類され得る。位相感応増幅器は、入力ノイズおよび信号を、マイクロ波場の一方の直交位相でスクイーズすることを、他方の直交位相でのノイズおよび信号が増幅することを代償として、それらの増幅器自体のノイズを処理される信号に付加することなく行うが、量子情報がマイクロ波場の１つの直交位相で符号化される事例でのみ有用である。片や位相保存増幅器は、入力ノイズおよび信号の、両方の直交位相を増幅させることを、少なくとも、信号周波数での半分の入力光子と同等のノイズが付加されることを代償として行う。そのような増幅器は、キュービット読み出しを含む、多くの量子用途で有用であることになる。非縮退の、内因的に位相保存の超電導パラメトリック増幅器の、１つの成功裏の実現は、Wheatstoneブリッジ構成での４つのJosephson接合からなるJosephsonリング変調器に基づく。デバイス対称性は、増幅プロセスの純粋さを増強し、すなわち、所定の所望されない非線形プロセスを不要にし、または最小限に抑え、さらには、その増幅プロセスの動作、および、その増幅プロセスの分析の両方を単純化する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、固体量子情報処理においてマルチモードJosephsonパラメトリック・コンバータを適用するマイクロ波装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
１つの態様によれば、マイクロ波装置が提供される。マイクロ波装置は、Josephsonリング変調器と、Josephsonリング変調器に接続される第１のマルチモード共振器であって、第１の左手系伝送線路で作製される、第１のマルチモード共振器と、Josephsonリング変調器に接続される第２のマルチモード共振器であって、第２の左手系伝送線路で作製される、第２のマルチモード共振器とを含む。
【０００５】
別の態様によれば、マイクロ波装置を構成する方法が提供される。方法は、第１のマルチモード共振器をJosephsonリング変調器に接続するステップであって、第１のマルチモード共振器は、第１の左手系伝送線路で作製される、接続するステップと、第２のマルチモード共振器をJosephsonリング変調器に接続するステップであって、第２のマルチモード共振器は、第２の左手系伝送線路で作製される、接続するステップとを含む。
【０００６】
１つの実施形態による、Wheatstoneブリッジ構成でのものとしてのJosephsonリング変調器であって、Josephsonリング変調器は、互いに対向するノードの第１の対と、互いに対向するノードの第２の対とを含み、第１のマルチモード共振器は、ノードの第１の対に接続され、第１のマルチモード共振器は、第１のユニット・セルを含み、第２のマルチモード共振器は、ノードの第２の対に接続され、第２のマルチモード共振器は、第２のユニット・セルを含む、Josephsonリング変調器。接地面が、それぞれ第１のユニット・セルおよび第２のユニット・セル内のインダクタに接続され、コンデンサが、それぞれ第１のユニット・セルおよび第２のユニット・セル内のインダクタの別の端部に接続される。
【０００７】
別の実施形態によれば、Josephsonリング変調器は、互いに対向するノードの第１の対と、互いに対向するノードの第２の対とを含み、第１のマルチモード共振器の集中素子側は、ノードの第１の対のうちの１つのノードに接続され、導電面が、ノードの第１の対のうちの別のノードに接続される。第１のマルチモード共振器は、第１のユニット・セルを含む。さらには、第２のマルチモード共振器の集中素子側は、ノードの第２の対のうちの１つのノードに接続され、導電面が、ノードの第２の対のうちの別のノードに接続される。第２のマルチモード共振器は、第２のユニット・セルを含む。
【０００８】
本発明の実施形態が今から、単に例として、付随する図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態による、量子マイクロ波デバイスの高レベル概略図である。
【図２】実施形態による、マルチモードJosephsonパラメトリック・コンバータのマルチモード・マイクロ波共振器で利用される、半無限無損失左手系伝送線路の回路表現の図である。
【図３】実施形態による、マルチモードJosephsonパラメトリック・コンバータの概略図である。
【図４】実施形態による、マルチモードJosephsonパラメトリック・コンバータのコプレーナ導波路実装形態の図である。
【図５】実施形態による、マルチモードJosephsonパラメトリック・コンバータの準コプレーナ・ストリップ線路実装形態の図である。
【図６】実施形態による、マイクロ波装置を構成する方法の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施形態は、量子情報処理に適した、Josephsonリング変調器に基づく量子デバイスを開示する。量子デバイスは、メタマテリアル／左手系伝送線路を使用して実装されるマルチモード共振器に結合されるJosephsonリング変調器を含み、そのことにより、マルチモードJosephsonパラメトリック・コンバータを形成する。
【００１１】
図１は、実施形態による、量子マイクロ波デバイス１００の高レベル概略図である。量子マイクロ波デバイス１００は、マルチモードJosephsonリング変調器（ＪＲＭ）１０５を含み、そのＪＲＭ１０５は、Josephsonトンネル接合１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、および１０２Ｄに基づく非線形分散素子であり、それらのJosephsonトンネル接合１０２Ａ〜１０２Ｄは、量子限界でマイクロ波信号の３波混合を遂行し得るものである。ＪＲＭ１０５は、Wheatstoneブリッジ構成で配置構成される、４つの公称的に同一のJosephsonトンネル接合１０２Ａ〜１０２Ｄからなる。量子限界でマイクロ波信号を増幅させる、または混合する、あるいはその両方を行う能力がある、マルチモードJosephsonパラメトリック・コンバータ（ＪＰＣ）１３０である、非縮退パラメトリック・デバイスを構築するために、ＪＲＭ１０５は、２つのマルチモード・マイクロ波共振器内に、それらの共振器の固有モードの倍数の無線周波数（ＲＦ）電流波腹点で組み込まれる。
【００１２】
マルチモード・マイクロ波共振器の一方は、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａであり、他方は、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂである。下記でさらに論考されるように、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａは、Ｎ個のユニット・セルを伴う左手系伝送線路であり、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂは、Ｍ個のユニット・セルを伴う左手系伝送線路である。結合コンデンサ１１０Ａは、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａをポート＿ａ  １２０Ａに接続し、これに対し、結合コンデンサ１１０Ｂは、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂをポート＿ｂ  １２０Ｂに接続する。マルチモードＪＰＣ１３０は、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ、および、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂの両方を、ＪＲＭ１０５とともに含む。
【００１３】
マルチモードＪＰＣ１３０の性能（すなわち、パワー利得Ｇ、動的帯域幅γ、および最大入力パワーＰｍａｘ）は、ＪＲＭ１０５のJosephsonトンネル接合１０２Ａ〜１０２Ｄの臨界電流Ｉ０、電磁環境（すなわち、マイクロ波の第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ、および、マイクロ波の第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂ）の具体的な実現、ＪＲＭ１０５と、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ、および、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂとの間の結合、ならびに、マルチモード共振器からフィードラインまでの間の結合に強く依存する。
【００１４】
ポート＿ａ  １２０Ａ、または、ポート＿ｂ  １２０Ｂ、あるいはその両方は、マイクロ波同軸線路または導波路であり得る。示されないが、量子マイクロ波デバイス１００に接続される他のデバイスは、ハイブリッド、減衰器、サーキュレータ、アイソレータ、ローパス・マイクロ波フィルタ、バンドパス・マイクロ波フィルタ、赤外フィルタ、およびキュービット・キャビティ・システムを含み得る。
【００１５】
図２は、実施形態による、マイクロ波の第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ、および、マイクロ波の第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂの構築で利用され得る、半無限無損失左手系伝送線路の回路である。ユニット・セル、例えば、マイクロ波の第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａに対する第１のユニット・セル２０５Ａ、および、マイクロ波の第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂに対する第２のユニット・セル２０５Ｂは、インダクタＬｌに接続されるコンデンサＣｌを含み、ここで「ｌ」は、左手系伝送線路を表す。インダクタＬｌの他方の端部は、接地に接続される。第１のユニット・セル２０５Ａ、第２のユニット・セル２０５Ｂは、別のユニット・セルに接続されるものであり、その別のユニット・セルは、別のユニット・セルに接続されるものであり、等々である。下記でさらに示されるように、第１のユニット・セル２０５Ａは、Ｎ個の総数の回数、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａに対して反復され、第２のユニット・セル２０５Ｂは、Ｍ個の総数の回数、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂに対して反復される。
【００１６】
左手系伝送線路の分散関係は、
【数１】
2018538708.tif 000003
と解されるものであり、ここでΔｘはユニット・セルのサイズであり、ｋｌは波数ベクトルである。
【００１７】
左手系伝送線路の位相速度および群速度は、反対の向きを有する。
【００１８】
【数２】
2018538708.tif 000004
であり、ここでｋはｋｌである。この関係の１つの帰結は、左手系伝送線路では、低周波数は、短波長に対応するということである。対照的に、分散関係が波数ベクトルとともに増大する右手系伝送線路では、低周波数は、長波長に対応する。
【００１９】
左手系伝送線路の特性インピーダンスは、
【数３】
2018538708.tif 000005
である。
【００２０】
左手系伝送線路の低周波数境界は、
【数４】
2018538708.tif 000006
である。
【００２１】
図３は、実施形態による、マルチモードＪＰＣ１３０の概略図である。図３では、１８０°ハイブリッド結合器３０５Ａが、ポート＿ａ  １２０Ａに接続され得るものであり、１８０°ハイブリッド結合器３０５Ｂが、ポート＿ｂ  １２０Ｂに接続され得る。
【００２２】
１８０°ハイブリッドは、相互的である、整合されている、および、理想的には無損失である、４ポート・マイクロ波デバイスである。１８０°ハイブリッドは、入力信号を２つの等しい振幅出力に分ける。その１８０°ハイブリッドの和ポート（Σ）からフィードされる時、１８０°ハイブリッドによって、２つの等しい振幅の、同位相の出力信号が提供され、その１８０°ハイブリッドの差ポート（Δ）からフィードされる時、その１８０°ハイブリッドによって、２つの等しい振幅の、１８０°位相を異にする出力信号が提供される。
【００２３】
１つのシナリオでは、信号（Ｓ）トーンが存し、その信号（Ｓ）トーンは、ＪＲＭに強結合するマルチモード・マイクロ波共振器＿ａの共振モードの１つの帯域幅の中にあり、１８０°ハイブリッド結合器３０５ＡのΔポートを通して入力され、５０オーム（Ω）終端が、１８０°ハイブリッド結合器３０５ＡのΣポートに接続されるということを想定する。そのシナリオではさらには、アイドラ（Ｉ）トーンが存し、そのアイドラ（Ｉ）トーンは、ＪＲＭに強結合するマルチモード・マイクロ波共振器＿ｂの共振モードの１つの帯域幅の中にあり、１８０°ハイブリッド結合器３０５ＢのΔポートを通して入力され、ポンプ（Ｐ）トーンが、１８０°ハイブリッド結合器３０５ＢのΣポート内に入力されるということを想定する。異なる周波数での多重ポンプ・トーンが、デバイスにフィードするために利用され得るということに注目されたい。
【００２４】
デバイスの２つの主な動作モードは、適用されるポンプ周波数ｆＰが関係ｆＰ＝ｆＩ＋ｆＳを満たし、
【００２５】
ここでｆＳおよびｆＩが、それぞれ信号（Ｓ）トーンおよびアイドラ（Ｉ）トーンの周波数である、増幅モード（光子利得を伴う）、ならびに、適用されるポンプ周波数ｆＰが関係ｆＰ＝｜ｆＩ−ｆＳ｜を満たす、ユニタリ周波数コンバージョン・モード（光子利得を伴わない）である。
【００２６】
マルチモードＪＰＣ１３０を伴う量子デバイスの、異なる実装形態が、本明細書で、実施形態に従って論考される。
【００２７】
ＪＲＭが、関心のある周波数帯域、例えば５〜１５ＧＨｚの中の、デバイスの２つの物理共振器の２つの基本共振モードに強結合する、右手系伝送線路、例えばマイクロストリップ共振器で作製される、二重差動モード（標準的な非縮退）現状技術Josephsonパラメトリック・コンバータと対照的に、メタマテリアル／左手系伝送線路を使用して実施形態で実現される、マルチモードＪＰＣ１３０の２つのマルチモード共振器（すなわち、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ、および、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂ）は、ＪＲＭ１０５が関心のある周波数帯域の中の多重差動モードに強結合するように、設計およびエンジニアリングされ得る。すなわち、各々の第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ、および、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂは、現状技術ＪＰＣであって、ＪＲＭに強結合する、関心のある帯域の中の、そのＪＰＣの共振器に対する２つの基本差動共振モード（のみ）を有する、現状技術ＪＰＣと対比されるものとして、関心のある周波数帯域、例えば５〜１５ＧＨｚの中の、多重共振モードであって、それらのモードの多くがＪＲＭ１０５に強結合する、多重共振モードを有する。
【００２８】
マルチモードは、関心のある所定の周波数帯域、例えば５〜１５ＧＨｚの中で、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａが多重共振モードを有するということ、および、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂが多重共振モードを有するということを意味する。このことは、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａは、数百もの共振周波数を含み得る、関心のある所定の周波数帯域の中の、第１の共振周波数から最後の共振周波数まで、多重共振周波数で共振するように構成されるということを意味する。同様に、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂは、数百個もの共振周波数を含み得る、関心のある所定の周波数帯域、例えば５〜１５ＧＨｚの中の、第１の共振周波数から最後の共振周波数まで、多重共振周波数で共振するように構成される。
【００２９】
左手系伝送線路／共振器（それぞれ、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ、および、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂとして実装される）の、１つの注目すべき性質は、それらの左手系伝送線路／共振器は、それらの低周波数境界ωＩＲの近くで、モードの大きな密度（すなわち、共振モードの密度）を有し、そのことが、それらの左手系伝送線路／共振器を、関心のある周波数帯域でのマルチモード共振器にするということである。超電導デバイスでの量子測定に対して、関心のある帯域は、おおよそ５〜１５ギガヘルツ（ＧＨｚ）のマイクロ波帯域（普通は、キュービット読み出しおよび測定に対して使用される）である。第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ、および、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂは各々、おおよそ５〜１５ＧＨｚの間に、共振モード（すなわち、高調波または共振周波数）の高い密度を有し得るものであり、そのことは、量子測定に対して有益である。対照的に、現状技術では、右手系伝送線路（共振器として）は、約１０ＧＨｚでの１つの高調波（１つの周波数共振モード）のみを有し得るものであり、次の高調波は、約２０ＧＨｚ（関心のある５〜１５ＧＨｚマイクロ波帯域の外側である）であり得る。関心のある５〜１５ＧＨｚマイクロ波帯域の外側の周波数共振モードは、量子情報を搬送するためには利用されない（主な理由は、大部分の超電導キュービット周波数が、この範囲の中に属し（すなわち、関心のある帯域の中に属し）、多くのマイクロ波発生器、測定デバイス、およびマイクロ波構成要素は、この範囲内で、市販で入手可能であるからである）ものであり、それゆえに、実施形態での第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ、および、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂは各々、マルチモードＪＰＣ１３０を使用して量子情報を処理するために利用され得る、５〜１５ＧＨｚの間の、数十個または数百個の周波数共振モード（すなわち、モードの高い密度）を有し得る。
【００３０】
一般的に、所与の角共振周波数ωでの左手系伝送線路共振器のモードの密度は、共振器内のユニット・セルの数に比例し、低周波数境界ωＩＲに反比例する。
【００３１】
関心のある所定の帯域、例えば５〜１５ＧＨｚの中に属する、マルチモード共振器＿ａモードおよびマルチモード共振器＿ｂモードの、多重共振モードのすべてが、中心でＪＲＭに強結合する、すなわち、ＪＲＭの場所でのＲＦ電流波腹点を有するとは限らないということが注目されることになる。ゆえに、ＪＲＭに強結合する共振モードは、関心のある帯域の中の利用可能な共振モードのサブセット（おおよそ半分）である。結果的に、関心のある帯域の中に属する、マルチモード共振器＿ａおよびマルチモード共振器＿ｂの共振モードのすべてが、このマルチモード・デバイスにより可能にされる様々な量子情報処理動作に対する基礎を形成する３波混合を遂行するために利用され得るとは限らない。換言すれば、本開示で使用される、マルチモード共振器＿ａおよびマルチモード共振器＿ｂの多重モードという用語は、主に、関心のある帯域の中でＪＲＭに強結合するものを指す。
【００３２】
１つの実装形態では、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ、および、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂは各々、ＪＲＭに強結合する、範囲５〜１０ＧＨｚ内の、５から２０個の間の周波数共振モードを有し得る。別の実装形態では、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ、および、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂは各々、ＪＲＭに強結合する、範囲５〜１０ＧＨｚ内の、２０〜５０個の間の周波数共振モードを有し得る。さらに別の実装形態では、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ、および、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂは各々、ＪＲＭに強結合する、範囲５〜１０ＧＨｚ内の、５０〜１００個の周波数共振モードを有し得る。
【００３３】
第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ、および、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂは各々、範囲５〜１０ＧＨｚ内でＪＲＭに強結合する多重共振モード（例えば、５〜１００個の周波数共振モード）を有し得るので、このことは、マルチモードＪＰＣ１３０が、多重キュービットの間の遠隔エンタングルメントの生成、エンタングルされる光子の多重対の発生、量子限界での多重マイクロ波信号の増幅、および、異なる周波数での多重の伝搬するマイクロ波信号の間のユニタリ周波数コンバージョンを遂行することなど、標準的な二重差動モードＪＰＣの能力を超える、量子情報処理の方面での様々な興味深い用途で有用であることを可能とする。
【００３４】
図４は、実施形態による、マルチモードＪＰＣ１３０の例示的なコプレーナ導波路実装形態である。
【００３５】
マルチモードＪＰＣ１３０は、集中素子インダクタＬａ（インダクタＬｌとして）と、集中素子コンデンサＣａ（コンデンサＣｌとして）とを備える、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ（左手系伝送線路）を含む。同様にマルチモードＪＰＣ１３０は、集中素子インダクタＬｂ（インダクタＬｌとして）と、集中素子コンデンサＣｂ（コンデンサＣｌとして）とを備える、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂ（左手系伝送線路）を含む。
【００３６】
第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ（左手系伝送線路）は、ＪＲＭ１０５の左ノードおよび右ノードに接続される。第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａは、ポート＿ａ  １２０Ａに接続する。第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ内で、第１のユニット・セル２０５Ａは、集中素子コンデンサＣａに接続される２つの集中素子インダクタＬａを含む。２つの集中素子インダクタＬａの一方の端部は、互いに、および集中素子コンデンサＣａに接続され、これに対し、集中素子インダクタＬａの他方の端部は、接地面４０５に接続される。第１のユニット・セル２０５Ａのこの構成は、図４で示されるように、Ｎ個の総数の回数、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ内で反復する。各々のユニット・セルでの２つのインダクタの使用は、主に、デバイスを接地への接続に関して対称に保つ目的のためのものであるということが注目されるべきである。しかしながら、接地に接続される１つのインダクタの使用が、さらには、１つの実装形態で企図される。
【００３７】
第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂ（左手系伝送線路）は、ＪＲＭ１０５の上ノードおよび下ノードに接続される。第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂは、ポート＿ｂ  １２０Ｂに接続する。第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂ内で、第２のユニット・セル２０５Ｂは、集中素子コンデンサＣｂに接続される２つの集中素子インダクタＬｂを含む。２つの集中素子インダクタＬｂの一方の端部は、互いに、および集中素子コンデンサＣｂに接続され、これに対し、集中素子インダクタＬｂの他方の端部は、接地面４０５に接続される。第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂ内で、第２のユニット・セル２０５Ｂのこの構成は、図４で示されるように、Ｍ個の総数の回数、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂ内で反復する。各々のユニット・セルでの２つのインダクタの使用は、主に、デバイスを接地への接続に関して対称に保つ目的のためのものであるということが注目されるべきである。しかしながら、接地に接続される１つのインダクタの使用が、さらには、実装形態で企図される。
【００３８】
図３で論考されるように、ポート＿ａ  １２０Ａ、および、ポート＿ｂ  １２０Ｂは、１８０°ハイブリッド結合器３０５Ａおよび３０５Ｂ（図４で示されない）を使用してフィードされ得る。ポート＿ａ  １２０Ａ、および、ポート＿ｂ  １２０Ｂは、同軸ケーブルもしくはコプレーナ導波路であり得るものであり、または、マイクロストリップもしくはストリップ線路であり得るものであり、中心導体および外側導体は、誘電材料により分離される。ポート＿ａ  １２０Ａに対しては、中心導体が、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａの左側および右側に、結合コンデンサ１１０Ａを通して接続され、これに対し、外側導体は、接地面４０５に接続される。ポート＿ｂ  １２０Ｂに対しては、中心導体が、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂの上側および下側に、結合コンデンサ１１０Ｂを通して接続され、これに対し、外側導体は、接地面４０５に接続される。
【００３９】
図５は、実施形態による、マルチモードＪＰＣ１３０の例示的な準コプレーナ・ストリップ線路実装形態である。
【００４０】
マルチモードＪＰＣ１３０は、集中素子インダクタＬａ（インダクタＬｌとして）と、集中素子コンデンサＣａ（コンデンサＣｌとして）とを備える、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ（左手系伝送線路）を含む。同様にマルチモードＪＰＣ１３０は、集中素子インダクタＬｂ（インダクタＬｌとして）と、集中素子コンデンサＣｂ（コンデンサＣｌとして）とを備える、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂ（左手系伝送線路）を含む。
【００４１】
第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａの集中素子側は、ＪＲＭ１０５の左ノードに接続され、これに対し、右ノードは、導電面４０６に接続される。第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａの集中素子側、および、導電面４０６は、１８０°ハイブリッド結合器３０５Ａに接続する。第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ内で、第１のユニット・セル２０５Ａは、集中素子コンデンサＣａに接続される集中素子インダクタＬａを含む。集中素子インダクタＬａの一方の端部は、集中素子コンデンサＣａに接続され、これに対し、集中素子インダクタＬａの他方の端部は、導電面４０６に接続される。第１のユニット・セル２０５Ａのこの構成は、図５で示されるように、Ｎ個の総数の回数、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ内で反復する。図５は、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａの集中素子側に接続される左ノード、および、導電面４０６に接続される右ノードを例解するが、この構成は、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａの集中素子側が右ノードに接続され、導電面４０６が左ノードに接続されるように、置き換えられ得る。
【００４２】
第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂの集中素子側は、ＪＲＭ１０５の上ノードに接続され、これに対し、下ノードは、導電面４０７に接続される。第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂの集中素子側、および、導電面４０７は、ポート＿ｂ  １２０Ｂに接続する。第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂ内で、第２のユニット・セル２０５Ｂは、集中素子コンデンサＣｂに接続される集中素子インダクタＬｂを含む。集中素子インダクタＬｂの一方の端部は、集中素子コンデンサＣｂに接続され、これに対し、集中素子インダクタＬｂの他方の端部は、導電面４０７に接続される。第２のユニット・セル２０５Ｂのこの構成は、図５で示されるように、Ｍ個の総数の回数、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂ内で反復する。図５は、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂの集中素子側に接続される上ノード、および、導電面４０７に接続される下ノードを例解するが、この構成は、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂの集中素子側が下ノードに接続され、導電面４０７が上ノードに接続されるように、置き換えられ得る。
【００４３】
図６は、実施形態による、マイクロ波装置（マルチモードＪＰＣ１３０など）を構成する方法である。参照が、図１〜５に対して行われ得る。
【００４４】
ブロック６０５で、第１のマルチモード共振器（すなわち、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ）が、ＪＲＭ１０５に接続され、第１のマルチモード共振器は、第１の左手系伝送線路で作製される。
【００４５】
ブロック６１０で、第２のマルチモード共振器（すなわち、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂ）が、ＪＲＭ１０５に接続され、第２のマルチモード共振器は、第２の左手系伝送線路で作製される。
【００４６】
第１のマルチモード共振器（すなわち、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ）は、関心のある所定の周波数帯域の中の、ＪＲＭに強結合する、複数の第１の共振モードを含み、第２のマルチモード共振器（すなわち、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂ）は、関心のある同じ周波数帯域の中の、ＪＲＭに強結合する、複数の第２の共振モードを含む。
【００４７】
関心のある所定の周波数帯域の中の、ＪＲＭに強結合する、第１のマルチモード共振器内の複数の第１の共振モードの数は、関心のある同じ周波数帯域の中の、ＪＲＭに強結合する、第２のマルチモード共振器内の複数の第２の共振モードの数に等しい。例えば、関心のある所定の周波数帯域の中の、ＪＲＭに強結合する、周波数共振モードの数は、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ、および、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂ内で等しい。
【００４８】
関心のある所定の周波数帯域の中の、ＪＲＭに強結合する、第１のマルチモード共振器内の複数の第１の共振モードの数は、関心のある同じ周波数帯域の中の、ＪＲＭに強結合する、第２のマルチモード共振器内の複数の第２の共振モードの数に等しくない。例えば、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ、または、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂは、関心のある所定の周波数帯域の中で、他方より多くの、ＪＲＭに強結合する、周波数共振モードを有し得る。
【００４９】
第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａは、Ｎ個の総数の第１のユニット・セル２０５Ａを備え、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂは、Ｍ個の総数の第２のユニット・セル２０５Ｂを備える。ＮもＭもゼロに等しくない。１つの実装形態では、ＮはＭに等しく、別の実装形態では、ＮはＭに等しくない。
【００５０】
図２、４、および５で図示されるように、第１のユニット・セル２０５Ａの各々、および、第２のユニット・セル２０５Ｂの各々はそれぞれ、集中素子インダクタ（Ｌａ、Ｌｂ）の１つの端部に接続される集中素子コンデンサ（Ｃａ、Ｃｂ）を備え、これに対し、集中素子インダクタ（Ｌａ、Ｌｂ）の別の端部は、接地面４０５または導電面４０６、４０７に接続される。
【００５１】
ＪＲＭ１０５は、互いに対向するノードの第１の対（例えば、ＪＲＭ１０５の左ノードおよび右ノード）と、互いに対向するノードの第２の対（例えば、ＪＲＭ１０５の上ノードおよび下ノード）とを備える。第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａは、ノードの第１の対に接続される。図５で図示されるように、ノードの第１の対の１つは、共振器の集中素子側に接続され、導電面４０６は、ノードの第１の対の別の１つに接続される。第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂは、ノードの第２の対に接続される。図５で図示されるように、ノードの第２の対の１つは、共振器の集中素子側に接続され、導電面４０７は、ノードの第２の対の別の１つに接続される。
【００５２】
第１のユニット・セル２０５Ａの各々、および、第２のユニット・セル２０５Ｂの各々はそれぞれ、図４で図示されるように、第１の集中素子インダクタ（第１のＬａ、第１のＬｂ）と、第２の集中素子インダクタ（第２のＬａ、第２のＬｂ）と、集中素子コンデンサ（Ｃａ、Ｃｂ）とを備える。図４で図示されるように、第１のインダクタ、および、第２のインダクタの、第１の端部は、一体に接続され、これに対し、第１のインダクタ、および、第２のインダクタの、第２の端部は、接地に接続され、コンデンサは、第１の端部に接続される。
【００５３】
ＪＲＭ１０５は、互いに対向するノードの第１の対と、互いに対向するノードの第２の対とを、Wheatstoneブリッジで備える。第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａは、ノードの第１の対に接続され、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂは、ノードの第２の対に接続される。
【００５４】
第１のユニット・セルは、互いに直列に接続され、第２のユニット・セルは、互いに直列に接続される。
【００５５】
１つの実装形態では、第１のユニット・セル２０５Ａ（第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ内）の各々での静電容量およびインダクタンスは、第２のユニット・セル（第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂ内）の各々での静電容量およびインダクタンスと異なる。第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ内の第１のユニット・セル２０５Ａは、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂ内の第２のユニット・セル２０５Ｂと異なるので、第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａは、第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂと異なる共振モードおよび共振周波数を有する。
【００５６】
別の実装形態では、第１のユニット・セル（第１のマルチモード共振器＿ａ  １１５Ａ内）の各々での静電容量およびインダクタンスは、第２のユニット・セル（第２のマルチモード共振器＿ｂ  １１５Ｂ内）の各々での静電容量およびインダクタンスと整合する。
【００５７】
各々のマルチモード共振器で使用される集中素子インダクタンスおよび静電容量は、ユニット・セルごとに変動し得る。マルチモード共振器の周期的構造に対するそのような摂動は、マルチモード共振器の所定の固有モードの間の周波数間隔を変えるために使用され得る。
【００５８】
マルチモード共振器の左手系伝送線路の設計で使用される集中素子インダクタンス、例えばＬａおよびＬｂは、蛇行構成での細い超電導線を使用して実装され得る。超電導線の総インダクタンスは、幾何学的インダクタンスおよびカイネティック・インダクタンスの組み合わせであり得る。マルチモード共振器の左手系伝送線路の設計で使用される集中素子インダクタンスは、さらには、大Josephson接合のアレイとして実装され得る。
【００５９】
マルチモード共振器の左手系伝送線路の設計で使用される集中素子静電容量、例えばＣａおよびＣｂは、誘電層が２つの電極の間に、左手系伝送線路の中心導体に沿って堆積させられる、くし型コンデンサまたは平板コンデンサとして実装され得る。
【００６０】
様々なマイクロエレクトロニック・デバイス製作方法が、当業者により理解されるように、本明細書で論考される構成要素／素子を製作するために利用され得るということが注目されよう。超電導および半導体デバイス製作では、様々な処理ステップは、４つの一般的なカテゴリ、すなわち、堆積、除去、パターニング、および、電気特性の変更に属する。
【００６１】
堆積は、材料をウェハ上に、成長させる、コーティングする、または、他の形では移す任意のプロセスである。利用可能な技術は、中でもとりわけ、物理蒸着（ＰＶＤ）、化学気相成長（ＣＶＤ）、電気化学堆積（ＥＣＤ）、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）、および、より最近では、原子層堆積（ＡＬＤ）を含む。
【００６２】
除去は、材料をウェハから除去する任意のプロセスであり、例は、エッチ・プロセス（ウェットまたはドライのいずれか）、および化学機械平坦化（ＣＭＰ）、その他を含む。
【００６３】
パターニングは、堆積させた材料の形状設定または変造であり、一般的にはリソグラフィと呼称される。例えば、従来のリソグラフィでは、ウェハは、フォトレジストと呼ばれる化学物質でコーティングされ、次いで、ステッパと呼ばれる機械が、マスクの焦点合わせ、位置合わせ、および移動を行って、下方のウェハの選択部分を短波長光で露光し、露光した区域は、現像剤溶液により洗い流される。エッチングまたは他の処理の後、残存するフォトレジストが除去される。パターニングはさらには、電子線リソグラフィを含む。
【００６４】
電気特性の変更は、一般的には、拡散による、またはイオン打ち込みによる、あるいはその両方による、トランジスタのソースおよびドレインへのドーピングなどのドーピングを含み得る。これらのドーピング・プロセスは、炉アニーリング、または、急速熱アニーリング（ＲＴＡ）が後に続く。アニーリングは、打ち込まれたドーパントを活性化させる働きをする。
【００６５】
図で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、機能性、および動作を例解する。この点に関して、フローチャートまたはブロック図での各々のブロックは、指定され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。一部の代替的実装形態では、ブロックで記される機能は、図で記される順序から外れて生じることがある。例えば、連続して示される２つのブロックは、実際には、実質的に同時的に実行されることがあり、または、ブロックは時には、必然的に含まれる機能性に依存して、逆の順序で実行されることがある。ブロック図またはフローチャート例解あるいはその両方の各々のブロック、および、ブロック図またはフローチャート例解あるいはその両方でのブロックの組み合わせは、指定される機能もしくは行為を遂行する、または、専用ハードウェアおよびコンピュータ命令の組み合わせ動作を行うもしく履行する、専用ハードウェア・ベースのシステムにより実装され得るということが、さらには注目されよう。
【００６６】
本発明の様々な実施形態の説明は、例解の目的のために提示されているが、網羅的であること、または、開示される実施形態に限定されることは意図されない。多くの変更および変形が、当業者には、説明される実施形態の範囲および思想から逸脱することなく明らかとなろう。本明細書で使用される専門用語は、市場で見出される技術に勝る、実施形態の原理、実用的用途、もしくは技術的改善を最良に解説するために、または、当業者の他の者が、本明細書で開示される実施形態を理解することを可能にするために選定されたものである。
【図１】
2018538708.tif 000007
【図２】
2018538708.tif 000008
【図３】
2018538708.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年4月27日(2018.4.27)
【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】
マイクロ波装置であって、
Josephsonリング変調器と、
前記Josephsonリング変調器に接続される第１のマルチモード共振器であって、第１の左手系伝送線路で作製される、前記第１のマルチモード共振器と、
前記Josephsonリング変調器に接続される第２のマルチモード共振器であって、第２の左手系伝送線路で作製される、前記第２のマルチモード共振器と
を備える、マイクロ波装置。
【請求項２】
前記第１のマルチモード共振器は、所定の周波数帯域の中の、前記Josephsonリング変調器に結合する、複数の第１の共振モードを含み、
前記第２のマルチモード共振器は、前記所定の周波数帯域の中の、前記Josephsonリング変調器に結合する、複数の第２の共振モードを含む、請求項１に記載のマイクロ波装置。
【請求項３】
所定の周波数帯域の中の、前記Josephsonリング変調器に結合する、前記第１のマルチモード共振器内の複数の第１の共振モードの数は、前記所定の周波数帯域の中の、前記Josephsonリング変調器に結合する、前記第２のマルチモード共振器内の複数の第２の共振モードの数に等しい、または、
所定の周波数帯域の中の、前記Josephsonリング変調器に結合する、前記第１のマルチモード共振器内の前記複数の第１の共振モードの前記数は、前記所定の周波数帯域の中の、前記Josephsonリング変調器に結合する、前記第２のマルチモード共振器内の前記複数の第２の共振モードの前記数に等しくない、請求項１に記載のマイクロ波装置。
【請求項４】
前記第１のマルチモード共振器は、Ｎ個の総数の第１のユニット・セルを備え、
前記第２のマルチモード共振器は、Ｍ個の総数の第２のユニット・セルを備え、
ＮもＭもゼロに等しくない、請求項１に記載のマイクロ波装置。
【請求項５】
前記第１のユニット・セルの各々、および、前記第２のユニット・セルの各々は、インダクタの１つの端部に接続されるコンデンサを備え、これに対し、前記インダクタの別の端部は、接地面または導電面に接続される、請求項４に記載のマイクロ波装置。
【請求項６】
前記Josephsonリング変調器は、互いに対向するノードの第１の対と、互いに対向するノードの第２の対とを備え、
前記第１のマルチモード共振器は、ノードの前記第１の対に接続され、
前記第２のマルチモード共振器は、ノードの前記第２の対に接続される、請求項５に記載のマイクロ波装置。
【請求項７】
前記第１のユニット・セルの各々、および、前記第２のユニット・セルの各々は、第１のインダクタと、第２のインダクタと、コンデンサとを備え、
前記第１のインダクタ、および、前記第２のインダクタの、第１の端部は、一体に接続され、これに対し、前記第１のインダクタ、および、前記第２のインダクタの、第２の端部は、接地に接続され、
前記コンデンサは、前記第１の端部に接続される、請求項４に記載のマイクロ波装置。
【請求項８】
ＮはＭに等しい、請求項４に記載のマイクロ波装置。
【請求項９】
ＮはＭに等しくない、請求項４に記載のマイクロ波装置。
【請求項１０】
前記第１のユニット・セルは、互いに直列に接続され、
前記第２のユニット・セルは、互いに直列に接続される、請求項４に記載のマイクロ波装置。
【請求項１１】
前記第１のマルチモード共振器での静電容量およびインダクタンスは、前記第１のユニット・セルで、ユニット・セルごとに変動し、そのことにより、前記第１のマルチモード共振器の所定の固有モードの間の周波数間隔を変え、
前記第２のマルチモード共振器での静電容量およびインダクタンスは、前記第２のユニット・セルで、ユニット・セルごとに変動し、そのことにより、前記第２のマルチモード共振器の所定の固有モードの間の周波数間隔を変える、請求項４に記載のマイクロ波装置。
【請求項１２】
前記第１のユニット・セルの各々での静電容量およびインダクタンスは、前記第２のユニット・セルの各々での静電容量およびインダクタンスと異なる、請求項４に記載のマイクロ波装置。
【請求項１３】
前記第１のユニット・セルの各々での静電容量およびインダクタンスは、前記第２のユニット・セルの各々での静電容量およびインダクタンスと整合する、請求項４に記載のマイクロ波装置。
【請求項１４】
マイクロ波装置を構成する方法であって、
第１のマルチモード共振器をJosephsonリング変調器に接続するステップであって、前記第１のマルチモード共振器は、第１の左手系伝送線路で作製される、前記接続するステップと、
第２のマルチモード共振器を前記Josephsonリング変調器に接続するステップであって、前記第２のマルチモード共振器は、第２の左手系伝送線路で作製される、前記接続するステップと
を含む、方法。
【請求項１５】
前記Josephsonリング変調器は、Wheatstoneブリッジ構成でのものであり、前記Josephsonリング変調器は、互いに対向するノードの第１の対と、互いに対向するノードの第２の対とを備え、
前記第１のマルチモード共振器は、ノードの前記第１の対に接続され、前記第１のマルチモード共振器は、第１のユニット・セルを備え、
前記第２のマルチモード共振器は、ノードの前記第２の対に接続され、前記第２のマルチモード共振器は、第２のユニット・セルを備え、前記装置は、
それぞれ前記第１のユニット・セルおよび前記第２のユニット・セル内のインダクタに接続される接地面であって、コンデンサが、それぞれ前記第１のユニット・セルおよび前記第２のユニット・セル内の前記インダクタの別の端部に接続される、前記接地面
をさらに備える、
請求項１に記載のマイクロ波装置。
【請求項１６】
前記Josephsonリング変調器は、Wheatstoneブリッジ構成でのものであり、前記Josephsonリング変調器は、互いに対向するノードの第１の対と、互いに対向するノードの第２の対とを備え、
前記第１のマルチモード共振器の集中素子側は、ノードの前記第１の対内の１つのノードに接続され、導電面が、ノードの前記第１の対のうちの別のノードに接続され、前記第１のマルチモード共振器は、第１のユニット・セルを備え、
前記第２のマルチモード共振器の集中素子側は、ノードの前記第２の対のうちの１つのノードに接続され、導電面が、ノードの前記第２の対のうちの別のノードに接続され、前記第２のマルチモード共振器は、第２のユニット・セルを備える、
請求項１に記載のマイクロ波装置。
【国際調査報告】
2018538708.tif 000013
2018538708.tif 000014