(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
量子ビットの読み出しのためのシステムであって、
伝送線路に結合された読み出し共振器と、
量子ビットと、
複合ジョセフソン接合によって遮断される超伝導ループを含み、前記量子ビットを前記読み出し共振器に結合する複合ジョセフソン接合カプラと、
前記量子ビットと前記読み出し共振器との間の結合が、前記量子ビットの状態の読み出し時に第１の値となり、前記量子ビットの演算中に第２の値となるように、少なくとも１つの制御線を介して前記複合ジョセフソン接合カプラに制御磁束を与えて前記複合ジョセフソン接合カプラの結合強度を制御する結合コントローラと、を備え、
前記結合コントローラは、前記少なくとも１つの制御線の第１の制御線を介して、磁束量子の１／２よりも大きく且つ前記磁束量子以下の第１の制御磁束を前記複合ジョセフソン接合に与えることで前記結合強度の前記第１の値をもたらし、前記磁束量子の１／２に実質的に等しい前記第１の制御磁束を前記複合ジョセフソン接合に与えることで前記結合強度の前記第２の値をもたらす、システム。
【請求項２】
前記第１の値が前記量子ビットと前記読み出し共振器との間の強結合を表し、前記第２の値が前記読み出し共振器からの前記量子ビットの実質的な分離を表す、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の値が前記量子ビットと前記読み出し共振器との間の２０〜５０ピコヘンリーの大きさを有する相互インダクタンスを表し、前記第２の値が前記量子ビットと前記読み出し共振器との間の実質的にゼロに等しい相互インダクタンスを表す、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の値が前記量子ビットと前記読み出し共振器との間の負の強結合を表す、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの制御線が前記超伝導ループに第２の制御磁束を与える第２の制御線をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記量子ビットがトランスモン量子ビットである、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
読み出し共振器で量子ビットを読み出すための方法であって、
前記量子ビットが前記読み出し共振器から実質的に分離されるように、前記量子ビットと前記読み出し共振器とをつなぐチューナブルカプラに磁束量子の１／２に実質的に等しい制御磁束の第１の値を与えること、
前記量子ビットにおいて量子演算を実行すること、
前記量子ビットが前記読み出し共振器に結合されるように、前記チューナブルカプラに磁束量子の１／２よりも大きく且つ前記磁束量子以下である前記制御磁束の第２の値を与えること、
前記読み出し共振器の周波数シフトを測定して前記量子ビットの状態を判定すること、を備え、
前記チューナブルカプラは複合ジョセフソン接合によって遮断される超伝導ループを含み、前記チューナブルカプラに前記制御磁束の前記第１の値を与えることが前記複合ジョセフソン接合に制御磁束を与えることを含み、前記チューナブルカプラに前記制御磁束の前記第２の値を与えることが前記複合ジョセフソン接合に制御磁束を与えることを含む、方法。
【請求項８】
前記制御磁束の前記第１の値がゼロに近い結合エネルギーをもたらし、前記制御磁束の前記第２の値が１００〜３００メガヘルツの大きさを有する結合強度をもたらす、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記制御磁束が第１の制御磁束であり、前記方法が前記超伝導ループに第２の制御磁束を与えることをさらに備える、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記制御磁束の前記第２の値が前記量子ビットと前記読み出し共振器との間の負の強結合をもたらす、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して超伝導回路に関し、詳しくは、量子ビット読み出しのためのシステムおよび方法に関する。本出願は、２０１７年７月１２日に出願された米国特許出願番号第１５／６４８，２４３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。
【背景技術】
【０００２】
回路量子電気力学（ｃＱＥＤ）に基づく量子コンピュータアーキテクチャでは、複数の量子ビット読み出し共振器を単一の伝送線路に多重化することが一般的である。これは、わずかに異なる共振周波数を有する量子ビット読み出し共振器の各々を固定相互インダクタンスまたは固定コンデンサを介して伝送線路に結合して、一般的な結合Ｑを数千のオーダーとすることにより実現することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
通常、読み出し時間を高速にするには結合が強いことが望ましいが、回路のデコヒーレンスも高くなり、回路が演算に使用可能となる時間が制限される。量子ビットの読み出し忠実性は、共振器を介して伝送線路に至るまでの量子ビットエネルギー緩和によって一部制限される。加えて、量子ビットの論理および／または記憶動作中に量子ビットを伝送から分離することが望ましい。現在の技術では、単一の５０オーム伝送線路との間の量子ビット読み出し共振器の強結合および／または分離のいずれかが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一つの実施例において、量子ビットを読み出すためのシステムが提供される。読み出し共振器は伝送線路に結合され、複合ジョセフソン接合カプラは量子ビットを前記読み出し共振器に結合する。結合コントローラは、前記量子ビットと前記読み出し共振器との間の結合が量子ビットの状態の読み出し時に第１の値となり、前記量子ビットの演算中に第２の値となるように、前記複合ジョセフソン接合カプラの結合強度を制御する。
【０００５】
別の実施例において、読み出し共振器で量子ビットを読み出すための方法が提供される。前記量子ビットが前記読み出し共振器から実質的に分離されるように、前記量子ビットと前記読み出し共振器とをつなぐチューナブルカプラに制御磁束の第１の値が与えられる。前記量子ビットにおいて量子演算が実行される。前記量子ビットが前記読み出し共振器に結合されるように、前記チューナブルカプラに前記制御磁束の第２の値が与えられる。前記読み出し共振器の周波数シフトが測定されて前記量子ビットの状態が判定される。
【０００６】
さらなる実施例において、量子ビットを読み出すためのシステムが提供される。読み出し共振器は伝送線路に結合される。複合ジョセフソン接合カプラは、前記量子ビットを前記読み出し共振器に結合する。結合コントローラは、前記量子ビットと前記読み出し共振器との間の結合が、前記量子ビットの状態の読み出し時に前記量子ビットと前記読み出し共振器との間の強結合を表す第１の値となり、前記量子ビットの演算中に前記量子ビットと前記読み出し共振器との実質的な分離を表す第２の値となるように前記複合ジョセフソン接合カプラの結合強度を制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】量子ビットの状態を読み出すためのシステムを示す概略ブロック図。
【図２】量子ビットの状態を読み出すための回路を示す一例の概略図。
【図３】チューナブルカプラに与えられる制御磁束に応じた量子ビットと読み出し共振器との間の結合エネルギーの変動を示す折れ線グラフであり、縦軸に結合エネルギーがメガヘルツで表され、横軸に制御磁束が磁束量子の単位で表されたグラフ。
【図４】読み出し共振器における量子ビットの読み出し方法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本開示は、概して超伝導回路に関し、詳しくは、量子ビットを読み出すためのシステムおよび方法に関する。一実施例では、量子ビットと対応する読み出し共振器との間においてチューナブルカプラを利用可能であり、これにより読み出し共振器が環境に対して強く結合され得る一方、量子ビットがほとんどの場合において共振器から分離され得る。カプラ制御線の高速ＤＣパルスは、読み出し中にカプラをオンするために使用される。カプラは読み出し中に一時的にアクティブとされるが、量子ビットの演算中は量子ビットと読み出し共振器とが分離されるようにカプラは非アクティブとされる。これにより、読み出し動作中には量子ビットと読み出し共振器との間の強結合が可能となる一方、量子演算中には量子ビットと読み出し共振器とが分離される。したがって、ゲート演算中の量子ビットのコヒーレンスを維持しながら、読み出し中において、より高い信号対ノイズ比を達成することができる。
【０００９】
本発明は、一定の結合を使用する従来の方法に比べていくつかの利点をもたらす。第１に、カプラは、カプラがオンされているときには読み出しと量子ビットとの間の結合エネルギーが非常に大きくなるように設計され得る。これにより、読み出し中にはｆｒに非常に大きなシフトが生じて信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が増加する。第２に、読み出し共振器は駆動線に対して強結合可能であり、これにより、読み出し共振器に関する情報を抽出できる速度が向上する。通常、これらの２つの設計選択は量子ビットの寿命を短縮するものとなるが、結合をオフにすることができるため、ゲート演算中に量子ビットの寿命が影響を受けなくなる。
【００１０】
図１は、量子ビット１２の状態を読み出すためのシステム１０の概略ブロック図を示している。システム１０は、量子ビット１２、読み出し共振器１４、および量子ビット１２と読み出し共振器１４との間のチューナブルカプラ１６を含む。チューナブルカプラは、複合ジョセフソン接合（ＣＪＪ）として知られる小型インラインＤＣ−ＳＱＵＩＤを備えたＲＦ−ＳＱＵＩＤであり、２つの要素間のチューナブル相互インダクタンスとして機能する。カプラの磁化率は、ＲＦ−ＳＱＵＩＤの主インダクタまたはＣＪＪに磁束を印加することによって調整することができる。このカプラ１６を使用して、チューナブル相互インダクタンスを現場で変更することができる。
【００１１】
量子ビット設計における難点の１つは、読み出し共振器への量子ビットの結合を最適化することである。読み出し共振器１４は、迅速な読み出しを可能とするために、駆動線に比較的強く結合される必要がある。しかしながら、共振器１４は、共振器１４の外部品質係数が低いことに起因して量子ビット１２の損失メカニズムを呈する。このため、量子ビット１２に対する共振器１４の結合ｇは小さくなるように設計されている。残念ながら、量子ビット１２の状態の読み出しに使用される共振器１４の基本周波数ｆｒのシフトδは、ｇ２に比例する。これらの要因により、量子ビットの状態を判定するために駆動信号の長い積分とともに多くの平均を必要とする低信号が残る。
【００１２】
したがって、チューナブルカプラ１６は、量子ビットと読み出し共振器との間の結合が量子ビットの状態の読み出し時に第１の値となり、量子ビットの演算中に第２の値となるように、複合ジョセフソン接合の結合強度を制御する結合コントローラ１８を介して制御可能である。一実施例では、第１の値は、量子ビットと読み出し共振器との間の強結合、例えば２０〜５０ピコヘンリーの相互インダクタンスを表し、第２の値は、読み出し共振器からの量子ビットの実質的な分離、例えばゼロ付近の相互インダクタンスなどを表す。結合コントローラ１８は、単一磁束量子（ＳＦＱ）論理（例えば、レシプロカル量子論理（ＲＱＬ））および／または従来の論理を利用することができる。一実装形態では、カプラ制御線（図示略）を介して１つまたは複数の高速ＤＣパルスを印加することで読み出し中にカプラをオンすることができる。量子ビット演算中には、カプラはＤＣバイアスされてほぼゼロの結合をもたらす状態に保持される。
【００１３】
図１のシステムは、読み出し中に読み出し共振器１４に量子ビット１２をより強く結合させることにより、大きく改善された信号を提供する。これにより、ノイズ温度が高く、より高い１デシベル圧縮点を有する増幅器の使用が可能となる。このシステムは同じ増幅器上での複数の試験の周波数多重化を容易化する一方、現在のシステムは、非常に低いノイズ温度であるが増幅器当たりの量子ビットデバイスが比較的少ない１デシベル圧縮点の低い量子制限増幅器を使用しなければならない。これにより、大幅なコスト削減が実現する。
【００１４】
図２は、量子ビットの状態を読み取るための回路３０の一例の概略図を示している。この回路３０は、トランスモン量子ビット（transmon qubit）３２、読み出し共振器３４、給電線３６、およびチューナブル複合ジョセフソン接合（ＣＪＪ）カプラ４０を含み、このチューナブルＣＪＪカプラ４０は、ＲＦ超伝導ＳＱＵＩＤを形成するべくＣＪＪ４３によって遮断される超伝導ループ４２を含む。読み出し共振器３４は、超伝導ループ４０とインダクタンスＭｒを共有する。超伝導ループ４２は、相互インダクタンスＭｑを量子ビットに与える２つのインダクタ変圧器４４の一方を構成するインダクタを含む。図示された実装形態では、ＣＪＪ４３は２つの同一のジョセフソン接合４６，４７を含む。
【００１５】
第１および第２の制御線５２，５３にそれぞれ電流を印加することにより、ＣＪＪ４３と超伝導ループ４２にそれぞれ磁束Φα，ΦΔを印加することができる。ＤＣ信号およびパルス信号の両方をカプラに印加できるようにするために、制御線５２，５３にバイアスＴ字状部（bias tee）５４，５５を使用することができる。カプラは実効相互インダクタンスＭｅｆｆ＝ＭｑＭｒχを表し、ここで、χはカプラの磁化率ｄＩｐ／ｄΦΔ、すなわち、カプラ本体内の磁束ｄΦΔの変化によってカプラ内に生じる持続電流ｄＩｐの変化である。
【００１６】
磁化率はＣＪＪに印加される磁束に依存し、ΦΔ＝０の場合、次式で表すことができる。
【００１７】
【数１】
0006856785.tif 000002
Ｌｃｏがカプラの総幾何インダクタンスであると仮定すると、次式が得られる。
【００１８】
【数２】
0006856785.tif 000003
ここで、Φ０は約２．０７フェムトウェーバー（femtoweber）に等しい磁束量子であり、ＩｃはＣＪＪ内の２つの結合の合成臨界電流である。
【００１９】
図示の例では、第２の制御線５３への結合が量子ビット３２のデコヒーレンス源であり、量子ビットは第１の制御線５２からの散逸から分離されている。磁化率を変化させることにより量子ビット３２と共振器３４との間の結合が変化するのと同様に、カプラ３６の第２の制御線５３への結合も調整される。したがって、第２の制御線５３が使用される実装形態では、第２の制御線への非常に小さな結合が利用され、第２の制御線は、チップ上の捕捉磁束（trapped flux）によって生じる超伝導ループ４２のクロストークまたはオフセットを補正するためにのみ使用される。逆に、第１の制御線５２はカプラ３６に強く結合され、カプラを作動させるために使用される。ＣＪＪ４３の接合４６，４７が同一である場合、第１の制御線５２に供給された電流は超伝導ループ４２に電流を生成しないため、量子ビット３２はこの線によって引き起こされる散逸から保護される。
【００２０】
図示のシステム３０は、一定の結合を用いる従来の方法に比べていくつかの利点をもたらす。読み出し共振器３４と量子ビット３２との間の結合エネルギーは、カプラがオンされているときに非常に大きくなるように設計され得る。これにより、読み出し中に共振器の基本周波数ｆｒに非常に大きなシフトが生じ、読み出し動作の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が増加する。さらに、読み出しキャビティが駆動線に強結合されるように設計され得ることにより、読み出しキャビティに関する情報を抽出できる速度が向上する。通常、これらの２つの設計選択は、量子ビットのコヒーレンス時間を短縮するが、結合が調整可能であるため、ゲート演算中に量子ビットのコヒーレンスが影響を受けなくなる。
【００２１】
一定の結合を有する回路では、多くの設計要素のバランスを取る必要がある。量子ビット減衰率Γｑは、キャビティを介した周囲への自然放出に関する次式にしたがって推定することができる。
【００２２】
【数３】
0006856785.tif 000004
ここで、Δ＝１ＧＨｚは共振器からの量子ビットの選択された離調（detuning）であり、Ｑｒは共振器の品質係数（quality factor）であり、ｆｒ＝９．５ＧＨｚである。この損失メカニズムによって量子ビットの寿命が制限されないようにするには、Ｔ１＞１０−５秒のコヒーレンス時間が必要である。δ＝ｇ２／Δであるため、読み出し共振器で数ＭＨｚよりも大きなシフトδをもたらすには、ｇ＞５０ＭＨｚの結合が必要である。適切なコヒーレンス時間Ｔ１を得るためには、共振器の時定数が７０ナノ秒よりも大きくなるように共振器の品質係数が５，０００を超える必要がある。いくつかの時定数を積分すると、５００ナノ秒よりも大きくなり得る。固有の量子ビットの寿命が上記よりも長くない場合は、量子ビットの内部減衰に起因して読み出し可視性（readout visibility）が損なわれ得る。結合強度、ひいては読み出し共振器におけるシフトを増加させるには、品質係数を増加させて量子ビットのＴ１制限に影響を与えないようにする必要がある。このため、利用可能なパラメータ領域（parameter regime）は、低ｇ、高Ｑｒ、および長積分時間に制限され、これは固有の寿命が長い量子ビットにのみ適している。
【００２３】
チューナブルカプラは、読み出し共振器３４上の高速時定数を有するパラメータ領域へのアクセスを可能にするとともに、量子ビットコヒーレンス時間が短すぎることにより一定の結合では実現不可能な量子ビット３２への強結合を可能にする。ゲート演算中に結合がオフであることから、読み出し共振器３４は、例えば５００程度のより小さな品質係数で実装され得る。読み出し中は、結合が非常に強くなるように調整されて共振器において１０メガヘルツを超えるシフトがもたらされ得る。共振器の時定数は、必要な測定時間を大きく短縮できるように１０ナノ秒未満とされ得る。Ｑｒ＝５００の共振器の線幅は１９メガヘルツであるため、信号を最大化するには少なくとも６０メガヘルツのシフトが望ましい。これはｇ＝２５０ＭＨｚで発生し、読み出し中の量子ビットの寿命は１３０ナノ秒である。ただし、キャビティ時定数はわずか７ナノ秒であることから、量子ビットが減衰する前に多くのキャビティ時定数を測定可能となり、読み出しのサンプリングレートが大幅に向上する。チューナブルカプラを使用すると、ゲート演算中に量子ビットが保護され、読み出し中に高いＳＮＲでの高速測定が可能になる。
【００２４】
図３は、ＣＪＪ４３に与えられる制御磁束（control flux）に応じた量子ビット３２と読み出し共振器３４との間の結合エネルギーの変動を示す折れ線グラフ７０であり、縦軸７２に結合エネルギーがメガヘルツで表され、横軸７４に制御磁束が磁束量子の単位で表されている。図３に示されたモデルの場合では、Ｌｃｏが１４６ピコヘンリー、Ｉｃが１．５マイクロアンペア、Ｍｒが４６ピコヘンリー、Ｍｑが４５ピコヘンリー、光子当たりの共振器の二乗平均平方根（ＲＭＳ）電流Ｉｒが１３７ナノアンペアと仮定している。結合を調整するために制御線５２または制御線５３のいずれかを使用可能であることが理解され得るが、この調整はデバイス動作を説明するためにΦαの関数として記述される。
【００２５】
グラフ７０から、Φα＝Φ０／２における結合は、χが０になることからゼロであることが分かる。Φ０／２＜Φα＜Φ０の場合は、χが負の値となり、最終的には、Φα＝０の場合よりも絶対値ではるかに大きくなる。一実装形態では、この大きな負の結合を利用して、絶対結合強度を高めることができる。結合エネルギーｇは、ｇ＝ＩｑｕＩｒＭｅｆｆとして推定され得るものとなり、ここで、Ｉｑｕは、励起ごとの量子ビットのＲＭＳ電流である。Ｉｑｕ＝５０ｎＡの場合、量子ビットの合理的な設計パラメータが与えられると、共振器について次式が与えられる。
【００２６】
【数４】
0006856785.tif 000005
ここで、Ｌｒ＝３８２ｐＨが、基本周波数ｆｒ＝９．５ＧＨｚを有する２０Ωマイクロストリップ共振器の総インダクタンスである場合、このモデルは、Φα＝Φ０において非常に強い結合となり、Φα＝Φ０／２においてゼロ結合となることを予測する。
【００２７】
図２に戻ると、量子ビット上でゲート演算が実行される場合、量子ビットが共振器から分離されるように制御磁束Φα＝Φ０／２を提供することによってカプラ４０がオフされ、量子ビットの寿命が減少しないことが理解され得る。読み出しの場合には、制御磁束ΦαがΦ０に上昇してカプラ４０がオンするようにバイアスＴ字状部５４のＩα線に電圧パルスが印加される。カプラ４０がオンである間、駆動トーン（drive tone）が読み出し共振器の駆動線にｆrで与えられ、出力が積分される。上述したように、量子ビット３２の状態は、読み出し共振器３４の共振周波数のシフトに起因する駆動トーンからもたらされる出力の振幅または位相の変化を決定することによって判定することができる。バイアス線上のコンデンサの影響を低減するために、Ｉα線上の等しい大きさの負のパルスで読み出しを追跡することができる。
【００２８】
上述した構造的および機能的な特徴を考慮して、本開示の種々の態様による方法は図４を参照することでより理解され得る。説明を簡潔にするために、図４の方法は順に実行されるものとして図示され記載されているが、本開示は図示された順序によって限定されるものではなく、本開示にしたがって、いくつかの態様は本開示において図示され記載された順序とは異なる順序でおよび／または他の態様と同時に生じ得ることが理解される。さらに、本開示の一態様による方法を実施するために、例示されているすべての特徴が必要とされるわけではない。
【００２９】
図４は、読み出し共振器で量子ビットを読み出すための方法１００を示す。１０２において、量子ビットが読み出し共振器から実質的に分離されるように、量子ビットと読み出し共振器とをつなぐチューナブルカプラに制御磁束の第１の値が与えられる。一実装形態では、チューナブルカプラは、複合ジョセフソン接合によって遮断される超伝導ループを含み、制御磁束はこの複合ジョセフソン接合に与えられる。この実装形態では、制御磁束の第１の値は磁束量子の１／２に実質的に等しく、実質的にゼロに等しい結合エネルギーをもたらし得る。いくつかの例においては、第２の制御磁束が超伝導ループに直接印加され得る。
【００３０】
１０４において、量子ビットが読み出し共振器から分離されている間に少なくとも１つの量子演算が量子ビットで実行される。共振器および給電線から量子ビットが分離されることにより、量子ビットの寿命を延ばすことができることが理解され得る。１０６において、量子ビットが読み出し共振器に結合されるようにチューナブルカプラに制御磁束の第２の値が与えられる。一実装形態では、制御磁束の第２の値は磁束量子の１／２よりも大きく且つ磁束量子以下であり、１００〜３００メガヘルツの大きさを有する結合強度をもたらす。この実装形態では、結合エネルギーは実際には負であり得る。共振器での周波数シフトは結合エネルギーの二乗に依存するため、これは測定シフトに影響を与えない。１０８において、量子ビットの状態を判定するために、読み出し共振器の周波数のシフトが精査される。
【００３１】
以上の説明は本発明の例示である。当然のことながら、本発明を説明する目的のために構成要素または方法の考えられるあらゆる組み合わせを説明することは不可能であるが、当業者は、本発明のさらなる多くの組み合わせおよび置換が可能であることを認識し得る。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲の請求項を含む本出願の範囲内に含まれるすべてのそのような代替、変形、および変更を包含することが意図される。
本開示に含まれる技術的思想を以下に記載する。
（付記１）
量子ビットの読み出しのためのシステムであって、
伝送線路に結合された読み出し共振器と、
量子ビットと、
前記量子ビットを前記読み出し共振器に結合する複合ジョセフソン接合カプラと、
前記量子ビットと前記読み出し共振器との間の結合が、前記量子ビットの状態の読み出し時に第１の値となり、前記量子ビットの演算中に第２の値となるように、前記複合ジョセフソン接合カプラの結合強度を制御する結合コントローラと、
を備えるシステム。
（付記２）
前記第１の値が前記量子ビットと前記読み出し共振器との間の強結合を表し、前記第２の値が前記読み出し共振器からの前記量子ビットの実質的な分離を表す、付記１に記載のシステム。
（付記３）
前記第１の値が前記量子ビットと前記読み出し共振器との間の２０〜５０ピコヘンリーの大きさを有する相互インダクタンスを表し、前記第２の値が前記量子ビットと前記読み出し共振器との間の実質的にゼロに等しい相互インダクタンスを表す、付記２に記載のシステム。
（付記４）
前記第１の値が前記量子ビットと前記読み出し共振器との間の負の強結合を表す、付記２に記載のシステム。
（付記５）
前記結合コントローラは、前記複合ジョセフソン接合カプラに制御磁束を与えて少なくとも１つの制御線を介して前記結合強度を制御する、付記１に記載のシステム。
（付記６）
前記複合ジョセフソン接合カプラは複合ジョセフソン接合によって遮断される超伝導ループを含み、前記少なくとも１つの制御線が前記複合ジョセフソン接合に第１の制御磁束を与える第１の制御線を含む、付記５に記載のシステム。
（付記７）
前記結合コントローラは、磁束量子の１／２よりも大きく且つ前記磁束量子以下の前記第１の制御磁束を与えることで前記結合強度の前記第１の値をもたらし、前記磁束量子の１／２に実質的に等しい前記第１の制御磁束を与えることで前記結合強度の前記第２の値をもたらす、付記６に記載のシステム。
（付記８）
前記少なくとも１つの制御線が前記超伝導ループに第２の制御磁束を与える第２の制御線をさらに含む、付記６に記載のシステム。
（付記９）
前記量子ビットがトランスモン量子ビットである、付記１に記載のシステム。
（付記１０）
読み出し共振器で量子ビットを読み出すための方法であって、
前記量子ビットが前記読み出し共振器から実質的に分離されるように、前記量子ビットと前記読み出し共振器とをつなぐチューナブルカプラに制御磁束の第１の値を与えること、
前記量子ビットにおいて量子演算を実行すること、
前記量子ビットが前記読み出し共振器に結合されるように、前記チューナブルカプラに前記制御磁束の第２の値を与えること、
前記読み出し共振器の周波数シフトを測定して前記量子ビットの状態を判定すること、
を備える方法。
（付記１１）
前記チューナブルカプラは複合ジョセフソン接合によって遮断される超伝導ループを含み、前記チューナブルカプラに前記制御磁束の第１の値を与えることが前記複合ジョセフソン接合に制御磁束を与えることを含み、前記チューナブルカプラに前記制御磁束の第２の値を与えることが前記複合ジョセフソン接合に制御磁束を与えることを含む、付記１０に記載の方法。
（付記１２）
前記制御磁束の第１の値が磁束量子の１／２に実質的に等しく、前記制御磁束の第２の値が磁束量子よりも大きく且つ前記磁束量子以下である、付記１１に記載の方法。
（付記１３）
前記制御磁束の第１の値がゼロに近い結合エネルギーをもたらし、前記制御磁束の第２の値が１００〜３００メガヘルツの大きさを有する結合強度をもたらす、付記１２に記載の方法。
（付記１４）
前記制御磁束が第１の制御磁束であり、前記方法が前記超伝導ループに第２の制御磁束を与えることをさらに備える、付記１１に記載の方法。
（付記１５）
前記制御磁束の第２の値が前記量子ビットと前記読み出し共振器との間の負の強結合をもたらす、付記１０に記載の方法。
（付記１６）
量子ビットの読み出しのためのシステムであって、
伝送線路に結合された読み出し共振器と、
量子ビットと、
前記量子ビットを前記読み出し共振器に結合する複合ジョセフソン接合カプラと、
前記量子ビットと前記読み出し共振器との間の結合が、前記量子ビットの状態の読み出し時に前記量子ビットと前記読み出し共振器との間の強結合を表す第１の値となり、前記量子ビットの演算中に前記量子ビットと前記読み出し共振器との実質的な分離を表す第２の値となるように、前記複合ジョセフソン接合カプラの結合強度を制御する結合コントローラと、
を備えるシステム。
（付記１７）
前記第１の値が前記量子ビットと前記読み出し共振器との間の１００〜３００メガヘルツの大きさを有する結合エネルギーを表し、前記第２の値が前記量子ビットと前記読み出し共振器との間の実質的にゼロに等しい相互インダクタンスを表す、付記１６に記載のシステム。
（付記１８）
前記結合コントローラは、前記複合ジョセフソン接合カプラに制御磁束を与えて少なくとも１つの制御線を介して前記結合強度を制御する、付記１６に記載のシステム。
（付記１９）
前記複合ジョセフソン接合カプラが複合ジョセフソン接合によって遮断される超伝導ループを含み、前記少なくとも１つの制御線が前記複合ジョセフソン接合に第１の制御磁束を与える第１の制御線を含む、付記１８に記載のシステム。
（付記２０）
前記少なくとも１つの制御線が前記超伝導ループに第２の制御磁束を与える第２の制御線をさらに含む、付記１９に記載のシステム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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