JP2022529697A - 超伝導ループのための持続的磁束バイアス方法 - Google Patents
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Abstract
Description
であり、d=1μmは超伝導ループを形成するワイヤの幅である。
で与えられ、ここで、Hは超伝導ループおよびSQUIDループが形成される基板の厚みである。R1=100μm、R2=10μm、H=250μmとすると、相互インダクタンスは、M≒0.1pHとなる。量子ビットSQUIDループの臨界電流を1%だけ抑制するために、バイアス・ループに1mAの電流を循環させ、これは、ループに閉じ込められた約325個の磁束量子にほぼ対応する。これは、5GHzのトランスモン量子ビットの周波数を約25MHz調整するのに十分である。
Claims (17)
- 調整可能な量子ビット・デバイスであって、
調整可能な量子ビットであって、超伝導量子干渉素子(SQUID)ループを含む、前記調整可能な量子ビットと、
前記SQUIDループに誘導結合された超伝導ループと、
前記超伝導ループに誘導結合された磁束バイアス線と、
を備え、
前記超伝導ループが、前記調整可能な量子ビットのいかなる超伝導材料の臨界温度よりも低い温度である臨界温度を有する超伝導材料を含み、
動作において、前記超伝導ループが前記調整可能な量子ビットに持続的バイアスを与える、
調整可能な量子ビット・デバイス。 - 基板をさらに備え、前記SQUIDループが前記基板の第1の表面上に形成され、前記超伝導ループが前記第1の表面に対向する前記基板の第2の表面上に形成されている、請求項1に記載の調整可能な量子ビット・デバイス。
- 前記SQUIDループが第1の平面内に実質的にあるように形成され、
前記超伝導ループが、前記第1の平面から離間した、前記第1の平面に実質的に平行な第2の平面内に実質的にあるように形成され、
前記SQUIDループと前記超伝導ループが、前記SQUIDループと前記超伝導ループとの間の誘導結合を最大化するように位置合わせされている、
請求項1に記載の調整可能な量子ビット・デバイス。 - 前記SQUIDループが第1の平面内に実質的にあるように形成され、
前記超伝導ループが、前記第1の平面から離間した、前記第1の平面に実質的に平行な第2の平面内に実質的にあるように形成され、
前記SQUIDループと前記超伝導ループが同心になるように位置合わせされている、
請求項1に記載の調整可能な量子ビット・デバイス。 - 前記超伝導ループが前記調整可能な量子ビットの周波数を調整する磁場を生成する、請求項1に記載の調整可能な量子ビット・デバイス。
- 前記磁束バイアス線によって磁場が生成されていないときに、前記超伝導ループが磁場を生成し続ける、請求項4に記載の調整可能な量子ビット・デバイス。
- 前記超伝導ループが、前記SQUIDループの半径よりも大きい半径を有する、請求項1に記載の調整可能な量子ビット・デバイス。
- 前記超伝導ループが、チタン、ジルコニウム、またはハフニウムのうちの1つを含む、請求項1に記載の調整可能な量子ビット・デバイス。
- 前記調整可能な量子ビットが、ニオブ、アルミニウム、および窒化チタンのうちの1つを含み、前記超伝導ループが、チタン、ジルコニウム、またはハフニウムのうちの1つを含む、請求項1に記載の調整可能な量子ビット・デバイス。
- 調整可能な量子ビット・デバイスを製造する方法であって、
基板の第1の表面上に、超伝導量子干渉素子(SQUID)ループを含む調整可能な量子ビットを形成することと、
前記基板の第2の表面であって、前記第1の表面に対向する前記第2の表面上に、前記調整可能な量子ビットの各超伝導材料の臨界温度よりも低い温度である臨界温度を有する超伝導材料を含む超伝導ループを形成することと、
前記基板の前記第2の表面上に、前記超伝導ループに誘導結合された磁束バイアス線を形成することと、
を含み、
前記超伝導ループが前記SQUIDループに誘導結合され、
動作において、前記超伝導ループが前記調整可能な量子ビットに持続的バイアスを与える、
方法。 - 前記超伝導ループを形成することが、前記SQUIDループと前記超伝導ループとの間の誘導結合を最大化するように、前記超伝導ループを前記SQUIDループと位置合わせすることを含む、請求項10に記載の方法。
- 超伝導ループの持続的バイアス電流を使用して前記調整可能な量子ビットを調整することであって、前記持続的バイアス電流が前記磁束バイアス線からの磁束が除去されても持続する、前記調整すること、
をさらに含む、請求項10に記載の方法。 - 前記超伝導ループの持続的バイアス電流を使用して前記調整可能な量子ビットを調整することが、
前記調整可能な量子ビット・デバイスの前記温度を、前記調整可能な量子ビットの動作に適した温度から、前記超伝導ループの前記臨界温度超であるが、前記調整可能な量子ビットの各超伝導材料の前記臨界温度未満の温度まで上げることと、
前記磁束バイアス線を使用して前記超伝導ループに磁場を印加することと、
前記調整可能な量子ビット・デバイスの前記温度を前記超伝導ループの前記臨界温度未満の温度に下げ、それによって前記超伝導ループに磁束を閉じ込めることと、
前記超伝導ループの前記持続的バイアス電流を維持しながら、前記磁束バイアス線によって印加される前記磁場を除去することと、
を含み、
前記超伝導ループの前記持続的バイアス電流によって生成された前記磁場が前記SQUIDループを貫通し、前記調整可能な量子ビットの周波数を調整する、
請求項10に記載の方法。 - 前記調整可能な量子ビット・デバイスの前記温度を、前記超伝導ループの前記臨界温度超であるが、前記調整可能な量子ビットの各超伝導材料の前記臨界温度未満の温度まで上げることと、
前記磁束バイアス線を使用して、以前に印加された磁場よりも弱いまたは強い磁場を前記超伝導ループに印加することと、
前記調整可能な量子ビット・デバイスの前記温度を、前記第2の超伝導ループの前記臨界温度未満の温度に下げることと、
前記磁束バイアス線によって印加される前記磁場を除去することと、
によって前記調整可能な量子ビットの前記周波数をさらに調整すること
をさらに含む、請求項13に記載の方法。 - 前記調整可能な量子ビット・デバイスの前記温度を、前記調整可能な量子ビットの動作に適した温度から、前記バイアス超伝導ループの臨界温度超であるが、前記SQUIDループの各超伝導材料の臨界温度未満の温度まで上げることと、
磁束バイアス線を使用して前記バイアス超伝導ループに磁場を印加することと、
前記調整可能な量子ビット・デバイスの前記温度を前記バイアス超伝導ループの前記臨界温度未満の温度に下げ、それによって前記バイアス超伝導ループに磁束を閉じ込めることと、
前記バイアス超伝導ループの前記持続的バイアス電流を維持しながら、前記磁束バイアス線によって印加される前記磁場を除去することと、
を含み、
前記超伝導ループの前記持続的バイアス電流によって生成された前記磁場が前記SQUIDループを貫通し、前記調整可能な量子ビットの周波数を調整する、
請求項1に記載の調整可能な量子ビット・デバイスを調整する方法。 - 前記調整可能な量子ビット・デバイスの前記温度を、前記超伝導ループの前記臨界温度超であるが、前記調整可能な量子ビットの各超伝導材料の前記臨界温度未満の温度まで上げることと、
前記磁束バイアス線を使用して、以前に印加された磁場よりも弱いまたは強い磁場を前記超伝導ループに印加することと、
前記調整可能な量子ビット・デバイスの前記温度を、前記第2の超伝導ループの前記臨界温度未満の温度に下げることと、
前記磁束バイアス線によって印加される前記磁場を除去することと、
によって前記調整可能な量子ビットの前記周波数をさらに調整すること
をさらに含む、請求項15に記載の方法。 - 量子コンピュータであって、
封じ込め容器を含む真空下の冷凍システムと、
前記封じ込め容器によって画定される冷凍真空環境内に収容された量子ビット・チップであって、それぞれが、複数の、請求項1ないし9のいずれかに記載の調整可能な量子ビット・デバイスを含む、前記量子ビット・チップと、
前記複数の調整可能な量子ビット・デバイスのうちの少なくとも選択された1つに電磁エネルギーを導き、この量子ビット・デバイスから電磁エネルギーを受け取るように、前記冷凍真空環境内に配置された複数の電磁導波路と、
を備える、
量子コンピュータ。
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