JP2024011944A - 電子回路及び計算機 - Google Patents
電子回路及び計算機 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2024011944A JP2024011944A JP2022114306A JP2022114306A JP2024011944A JP 2024011944 A JP2024011944 A JP 2024011944A JP 2022114306 A JP2022114306 A JP 2022114306A JP 2022114306 A JP2022114306 A JP 2022114306A JP 2024011944 A JP2024011944 A JP 2024011944A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- filter
- resonator
- resonators
- electronic circuit
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 claims abstract description 43
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 243
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 243
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 243
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 24
- 102100024061 Integrator complex subunit 1 Human genes 0.000 description 16
- 101710092857 Integrator complex subunit 1 Proteins 0.000 description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 5
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 5
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 5
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 241000238366 Cephalopoda Species 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H11/00—Networks using active elements
- H03H11/02—Multiple-port networks
- H03H11/04—Frequency selective two-port networks
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N10/00—Quantum computing, i.e. information processing based on quantum-mechanical phenomena
- G06N10/40—Physical realisations or architectures of quantum processors or components for manipulating qubits, e.g. qubit coupling or qubit control
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
- H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
- H01P1/2013—Coplanar line filters
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
- H03H7/01—Frequency selective two-port networks
- H03H7/0123—Frequency selective two-port networks comprising distributed impedance elements together with lumped impedance elements
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
- H03H7/46—Networks for connecting several sources or loads, working on different frequencies or frequency bands, to a common load or source
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Filters And Equalizers (AREA)
Abstract
【課題】特性を向上可能な電子回路及び計算機を提供する。【解決手段】実施形態によれば、電子回路は、帯域通過フィルタと、少なくとも1つの第1回路を含む。前記帯域通過フィルタは、複数のフィルタ共振器を含む。前記複数のフィルタ共振器に含まれる隣り合う2つは、互いに結合可能である。前記第1回路は、第1量子ビット及び第1読み出し共振器を含む。前記第1読み出し共振器は、前記第1量子ビット、及び、前記複数のフィルタ共振器の1つと結合可能である。前記帯域通過フィルタの通過帯域は、第1通過帯及び第2通過帯を含む。第1通過帯の第1リップルの大きさは、前記第2通過帯の第2リップルの大きさの1/10以下である。【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、電子回路及び計算機に関する。
例えば、量子ビットを含む電子回路が計算機に応用される。電子回路において、特性の向上が望まれる。
E.Jeffrey et al., Phys. Rev. Lett., 112, 190504 (2014).
本発明の実施形態は、特性を向上可能な電子回路及び計算機を提供する。
本発明の実施形態によれば、電子回路は、帯域通過フィルタと、少なくとも1つの第1回路を含む。前記帯域通過フィルタは、複数のフィルタ共振器を含む。前記複数のフィルタ共振器に含まれる隣り合う2つは、互いに結合可能である。前記第1回路は、第1量子ビット及び第1読み出し共振器を含む。前記第1読み出し共振器は、前記第1量子ビット、及び、前記複数のフィルタ共振器の1つと結合可能である。前記帯域通過フィルタの通過帯域は、第1通過帯及び第2通過帯を含む。前記第1通過帯の第1リップルの大きさは、前記第2通過帯の第2リップルの大きさの1/10以下である。
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る電子回路を例示する模式図である。
図1に示すように、実施形態に係る電子回路110は、帯域通過フィルタ50、及び、少なくとも1つの第1回路31を含む。
図1は、第1実施形態に係る電子回路を例示する模式図である。
図1に示すように、実施形態に係る電子回路110は、帯域通過フィルタ50、及び、少なくとも1つの第1回路31を含む。
帯域通過フィルタ50は、複数のフィルタ共振器58rを含む。複数のフィルタ共振器58rに含まれる隣り合う2つは、互いに結合可能である。複数のフィルタ共振器58rに含まれる隣り合う2つは、例えば、電磁界結合する。電磁界結合は、例えば、電界結合及び磁界結合の少なくともいずれかを含む。電磁界結合は、例えば、容量性結合及び誘導性結合の少なくともいずれかを含んで良い。1つの例において、複数のフィルタ共振器58rに含まれる隣り合う2つは、例えば、容量結合可能である。複数のフィルタ共振器58rの少なくとも2つは、直列に接続される。複数のフィルタ共振器58rの少なくとも2つは、直列に互いに結合する。
複数のフィルタ共振器58rは、例えば、第1フィルタ共振器R(1)、第2フィルタ共振器R(2)、第3フィルタ共振器R(3)、…、及び、第Nフィルタ共振器R(N)を含む。「N」は、例えば、4以上の整数である。
第1回路31は、第1量子ビット11及び第1読み出し共振器21を含む。第1読み出し共振器21は、第1量子ビット11、及び、複数のフィルタ共振器58rの1つと結合可能である。第1読み出し共振器21は、第1量子ビット11と電磁界結合可能である。第1読み出し共振器21は、複数のフィルタ共振器58rの1つと電磁界結合可能である。
例えば、複数の第1回路31が設けられても良い。複数の第1回路31の1つは、複数のフィルタ共振器58rの1つと結合可能である。複数の第1回路31の別の1つは、複数のフィルタ共振器58rの別の1つと結合可能である。例えば、複数の第1回路31が、複数のフィルタ共振器58rとそれぞれ結合可能でも良い。
図1に示すように、帯域通過フィルタ50は、第1部分61Pをさらに含んでも良い。第1部分61Pは、信号が入力されることが可能である、第1部分61Pは、複数のフィルタ共振器58rの1つと結合可能である。この例では、第1部分61Pは、第1フィルタ共振器R(1)と結合可能である。
図1に示すように、帯域通過フィルタ50は、第2部分62Pをさらに含んでも良い。第2部分62Pは、上記の信号を出力することが可能である。第2部分62Pは、複数のフィルタ共振器58rの別の1つと結合可能である。この例では、第2部分62Pは、第Nフィルタ共振器R(N)と結合可能である。
第1部分61Pは、例えば、入力ポートに対応する。第2部分62Pは、例えば、出力ポートに対応する。例えば、入力信号生成器61(SG:Signal Generator)が設けられる。第1部分61Pは、入力信号生成器61からの信号を受信して、複数のフィルタ共振器58rに供給可能である。例えば、出力信号増幅器62(AMP:Amplifier)が設けられる。第2部分62Pは、複数のフィルタ共振器58rの出力信号を出力信号増幅器62へ出力可能である。
例えば、第1回路31に含まれる第1量子ビット11の状態が、第1読み出し共振器21及び複数のフィルタ共振器58rを介して読み出される。読み出し動作において、入力信号生成器61からの信号が帯域通過フィルタ50を通過し、出力信号増幅器62で増幅される。
読み出し動作において、第1量子ビット11の複数の状態に関する情報が得られる。第1量子ビット11の複数の状態は、例えば、第1状態及び第2状態を含む。例えば、第1状態と第2状態との間における信号の位相の差が読み出される。これにより、第1量子ビット11の状態が判定される。例えば、計算機において、第1状態は、「0」及び「1」の一方に対応する。第2状態は、「0」及び「1」の他方に対応する。
実施形態において、複数のフィルタ共振器58rのそれぞれは、例えば、導波路共振器(WGR:wave guide resonator)で良い。帯域通過フィルタ50は、例えば、パーセルフィルタとして機能する。帯域通過フィルタ50は、例えば、チェビシェフフィルタで良い。
図2(a)及び図2(b)は、第1実施形態に係る電子回路の特性を例示するグラフである。
これらの図の横軸は、周波数fr1(GHz)である。これらの図の縦軸は、信号強度Int1(dB)である。
これらの図の横軸は、周波数fr1(GHz)である。これらの図の縦軸は、信号強度Int1(dB)である。
図2(a)は、帯域通過フィルタ50の通過特性50pを例示している。図2(a)に示すように、帯域通過フィルタ50は、通過帯域50pbと、非通過帯域と、を含む。非通過帯域は、低周波非通過帯域50lbと高周波非通過帯域50hbとを含む。通過帯域50pbは、低周波非通過帯域50lbと高周波非通過帯域50hbとの間にある。
通過帯域50pbにおける信号強度Int1(例えば通過量)は、低周波非通過帯域50lbにおける信号強度Int1よりも高い。通過帯域50pbにおける信号強度Int1(例えば通過量)は、高周波非通過帯域50hbにおける信号強度Int1よりも高い。
例えば、通過帯域50pbにおける信号強度Int1は、低周波非通過帯域50lbにおける信号強度Int1の100倍以上(例えば20dB以上の差)である。例えば、通過帯域50pbにおける信号強度Int1は、高周波非通過帯域50hbにおける信号強度Int1の100倍以上(例えば20dB以上の差)である。
図2(a)に示すように、帯域通過フィルタ50の通過帯域50pbは、第1通過帯w1及び第2通過帯w2を含む。この例では、第1通過帯w1の周波数は、第2通過帯w2の周波数よりも高い。第1通過帯w1のリップル(第1リップルR1)は、第2通過帯w2のリップル(第2リップルR2)よりも小さい。第1通過帯w1は、通過特性が実質的に一定の通過帯である。第2通過帯w2は、通過特性が一定でない通過帯である。
このような第1通過帯w1及び第2通過帯w2が設けられることで、例えば、通過帯域50pbと非通過帯域との間の特性の変化において、高い急峻性が得られる。例えば、非通過帯域における帯域外抑圧量Δ50をより大きくできる。例えば、より高速の読み出し動作が可能になる。例えば、より低誤差の読み出し動作が可能になる。例えば、非通過帯域に対応して設けられる複数の第1回路31の数(すなわち、複数の第1量子ビット11の数)を大きくできる。例えば、より高い密度で複数の第1量子ビット11を設けることができる。
一般のフィルタ(第1参考例)において、通過帯域50pbの全領域における信号強度Int1(例えば通過量)を一定にする設計が適用される。これにより、通過帯域50pbの全領域で、均一な信号強度Int1(例えば通過量)で信号を通過させることができる。第1参考例においては、通過帯域50pbの全領域においてリップルは小さい。第1参考例においては、リップルの大きさが互い異なる第1通過帯w1及び第2通過帯w2が設けられない。このような第1参考例においては、帯域外抑圧量Δ50を十分に大きくするためには、たくさんの共振器を用いた多段フィルタが必要となる。第1参考例においては、多ビット化時において回路面積が大きくなりすぎる。第1参考例においては、実用的な問題が生じる。
これに対して、実施形態においては、リップルの大きさが互い異なる第1通過帯w1及び第2通過帯w2が設けられる。これにより、第1参考例と比べて、帯域外抑圧量Δ50をより大きくできることが分かった。これにより、より高速の読み出し動作が可能になる。例えば、複数の第1量子ビット11の数を大きくできる。例えば、より高い密度で複数の第1量子ビット11を設けることができる。実施形態によれば、特性を向上可能な電子回路を提供できる。
この例では、通過帯域50pbは、第3通過帯w3をさらに含む。第1通過帯w1は、第2通過帯w2と第3通過帯w3との間にある。第1リップルR1の大きさは、第3通過帯w3のリップル(第3リップルR3)よりも小さい。
図2(b)は、第1部分61Pと第2部分62Pとの間の通過特性Ch1を例示している。この例では、複数の第1回路31の数は、4である。図2(b)には、4つの第1量子ビット11の共振周波数11p、及び、4つの第1読み出し共振器21の共振周波数21pが例示されている。
第1読み出し共振器21の共振周波数21pは、第1通過帯w1に含まれる。第1読み出し共振器21の共振周波数21pは、帯域通過フィルタ50を低損失で通過できる。複数の共振周波数21pの1つは、周波数幅(線幅21w)を有する。第1回路31の数と、線幅21wと、の積の幅は、第1通過帯w1に含まれる。
第1量子ビット11の共振周波数11pは、帯域通過フィルタ50の非通過帯域(例えば、低周波非通過帯域50lb)に含まれる。第1量子ビット11の共振周波数11pは、帯域通過フィルタ50の非通過帯域にある。第1量子ビット11の共振周波数11pは、帯域通過フィルタ50を実質的に通過しない。複数の第1量子ビット11の1つは、周波数幅(線幅11w)を有する。第1回路31の数と、線幅11wと、の積の幅は、非通過帯域(例えば、低周波非通過帯域50lb)に含まれる。
実施形態によれば、例えば、第1量子ビット11の減衰を抑えつつ、第1量子ビット11の状態変化に応じた第1読み出し共振器21の周波数変化を、適切に測定することが可能になる。
図3は、第1実施形態に係る電子回路の特性を例示するグラフである。
図3は、通過帯域50pbの特性を例示している。図3の横軸は、周波数fr1である。図3の縦軸は、信号強度Int1である。
図3は、通過帯域50pbの特性を例示している。図3の横軸は、周波数fr1である。図3の縦軸は、信号強度Int1である。
第1通過帯w1における第1リップルR1において、信号強度Int1の極大値と極小値との差が、第1リップルR1の大きさRp1に対応する。第2通過帯w2における第2リップルR2において、信号強度Int1の極大値と極小値との差が、第2リップルR2の大きさRp2に対応する。第3通過帯w3における第3リップルR3において、信号強度Int1の極大値と極小値との差が、第3リップルR3の大きさRp3に対応する。
実施形態において、例えば、第1リップルR1の大きさRp1は、第2リップルR2の大きさRp2の1/10以下である。例えば、第1リップルR1の大きさRp1は、第3リップルR3の大きさRp3の1/10以下である。第1リップルR1の大きさRp1は、第2リップルR2の大きさRp2の1/5以下でも良い。例えば、第1リップルR1の大きさRp1は、第3リップルR3の大きさRp3の1/5以下でも良い。
図4は、第1実施形態に係る電子回路の特性を例示するグラフである。
図4の横軸は、リップル比RR1である。リップル比RR1は、第1リップルRp1の大きさRp1の、第2リップルRp2の大きさRp2に対する比(Rp1/Rp2)である。図4の縦軸は、第1読み出し共振器21の周波数を含む周波数帯(通過帯域50pb)における帯域通過フィルタ50の挿入損失ILである。
図4の横軸は、リップル比RR1である。リップル比RR1は、第1リップルRp1の大きさRp1の、第2リップルRp2の大きさRp2に対する比(Rp1/Rp2)である。図4の縦軸は、第1読み出し共振器21の周波数を含む周波数帯(通過帯域50pb)における帯域通過フィルタ50の挿入損失ILである。
図4に示すように、リップル比RR1が高くなると挿入損失ILが大きくなる。実用的に、挿入損失ILは0.1以下であることが好ましい。実施形態において、リップル比RR1は、1/10以下であることが好ましい。リップル比RR1は、0.05以下でも良い。より小さい挿入損失ILが得られる。
実施形態においては、リップルが小さい第1通過帯w1と、リップルが大きい第2通過帯w2と、が設けられる。このような特性を有する帯域通過フィルタ50は、種々の構成を有する第1回路31に適用できる。例えば、上記の第1参考例の設計思想においては、第1回路31の設計が異なると、共振器間結合を変更する必要がある。第1参考例においては、帯域通過フィルタ50の設計の変更が必要である。
これに対して、実施形態においては、リップルが小さい第1通過帯w1が種々の特性の第1回路31に適用できれば良い。実施形態に係る帯域通過フィルタ50は、種々の設計の第1回路31に対応できる。例えば、高い設計効率が得られる。
上記のような帯域通過フィルタ50の特性は、複数のフィルタ共振器58rにおける結合量(例えば結合係数)を適切に制御することで得られる。
図1に示すように、帯域通過フィルタ50は、複数の結合係数kxを有する。複数の結合係数kxの1つは、複数のフィルタ共振器58rに含まれる隣り合う2つのフィルタ共振器の結合係数である。例えば、複数の結合係数kxは、第1結合係数k(1)、第2結合係数k(2)、…、及び、第(N-1)結合係数k(N-1)を含む。
第1結合係数k(1)は、第1フィルタ共振器R(1)と第2フィルタ共振器R(2)との間の結合係数である。第2結合係数k(2)は、第2フィルタ共振器R(2)と第3フィルタ共振器R(3)との間の結合係数である。第(N-1)結合係数k(N-1)は、第(N-1)フィルタ共振器R(N-1)と第Nフィルタ共振器R(N)との間の結合係数である。第(i-1)結合係数k(i-1)は、第(i-1)フィルタ共振器R(i-1)と第iフィルタ共振器R(i)との間の結合係数である。「i」は、1以上N以下の整数である。
実施形態において、複数のフィルタ共振器58rの数(N)が偶数である場合、複数の結合係数kxの最小値と、複数の結合係数kxの最大値と、の差は、複数の結合係数kxの平均値の0.1倍以下である。例えば、複数の結合係数kxは、実質的に同じである。このような構成により、上記の、第1通過帯w1、第2通過帯w2及び第3通過帯w3が効果的に得られる。複数のフィルタ共振器58rの数(N)が奇数である場合の例については後述する。
図1に示すように、帯域通過フィルタ50は、第1部分外部Qeを有する。第1部分外部Qeは、第1部分61Pと、第1部分61Pと結合可能な複数のフィルタ共振器58rの1つ(この例では、第1フィルタ共振器R(1))と、の間の外部Qである。「外部Q」(外部Q値)は、外部回路とフィルタ共振器との結合度を表す。「外部Q」(外部Q値)は、例えば、共振周波数の、バンド幅に対する比に対応する。
図1に示すように、この例では、帯域通過フィルタ50は、第2部分外部Qfを有する。第2部分外部Qfは、第2部分62Pと、第2部分62Pと結合可能な複数のフィルタ共振器58rの別の1つ(この例では、第Nフィルタ共振器R(N))と、の間の外部Qである。
複数の結合係数kxは、第1部分外部Qeと異なって良い。複数の結合係数kxは、第2部分外部Qfと異なって良い。例えば、第2部分外部Qfは、第1部分外部Qeと実質的に同じで良い。
図5は、第1実施形態に係る電子回路の特性を例示するグラフである。
図5は、複数のフィルタ共振器58rの数(N)が偶数である場合に対応する。図5の横軸は、結合係数差Δkである。結合係数差Δkは、複数の結合係数kxの最小値と、複数の結合係数kxの最大値と、の差の、複数の結合係数kxの平均値に対する比である。図5の、縦軸は、帯域通過フィルタ50の通過帯域50pbにおける反射特性の最悪値Vr1(db)である。反射特性の最悪値Vr1は小さいことが好ましい。
図5は、複数のフィルタ共振器58rの数(N)が偶数である場合に対応する。図5の横軸は、結合係数差Δkである。結合係数差Δkは、複数の結合係数kxの最小値と、複数の結合係数kxの最大値と、の差の、複数の結合係数kxの平均値に対する比である。図5の、縦軸は、帯域通過フィルタ50の通過帯域50pbにおける反射特性の最悪値Vr1(db)である。反射特性の最悪値Vr1は小さいことが好ましい。
図5に示すように、結合係数差Δkが大きくなると、反射特性の最悪値Vr1は大きくなる。反射特性の最悪値Vr1は、-10dB以下であることが実用的に好ましい。従って、結合係数差Δkは、10%以下であることが好ましい。すなわち、複数の結合係数kxの最小値と、複数の結合係数kxの最大値と、の差は、複数の結合係数kxの平均値の1/10以下であることが好ましい。
以下、電子回路110の特性のシミュレーション結果の例について説明する。
図6(a)、図6(b)、図7(a)、図7(b)、図8(a)、図8(b)、図9(a)及び図9(b)は、電子回路の特性を例示するグラフである。
これらの図は、帯域通過フィルタ50の特性を例示している。これらの図の横軸は、周波数fr1である。図6(a)、図7(a)、図8(a)及び図9(a)は、通過特性S21を例示している。図6(b)、図7(b)、図8(b)及び図9(b)は、反射特性S11を例示している。これらの例において、複数の結合係数kxは、0.053であり、同じである。第1部分外部Qeは、20.0である。第2部分外部Qfは、20.0である。これらの例において、複数のフィルタ共振器58rの数(N)は、偶数である。
図6(a)、図6(b)、図7(a)、図7(b)、図8(a)、図8(b)、図9(a)及び図9(b)は、電子回路の特性を例示するグラフである。
これらの図は、帯域通過フィルタ50の特性を例示している。これらの図の横軸は、周波数fr1である。図6(a)、図7(a)、図8(a)及び図9(a)は、通過特性S21を例示している。図6(b)、図7(b)、図8(b)及び図9(b)は、反射特性S11を例示している。これらの例において、複数の結合係数kxは、0.053であり、同じである。第1部分外部Qeは、20.0である。第2部分外部Qfは、20.0である。これらの例において、複数のフィルタ共振器58rの数(N)は、偶数である。
図6(a)及び図6(b)において、複数のフィルタ共振器58rの数(N)は、4である。この例では、リップル比RR1(すなわちRp1/Rp2)は、0.016である。
図7(a)及び図7(b)において、複数のフィルタ共振器58rの数(N)は、8である。この例では、リップル比RR1は、0.006である。
図8(a)及び図8(b)において、複数のフィルタ共振器58rの数(N)は、20である。この例では、リップル比RR1は、0.005である。
図9(a)及び図9(b)において、複数のフィルタ共振器58rの数(N)は、80である。この例では、リップル比RR1は、0.005である。
複数のフィルタ共振器58rの数(N)が大きくなると、通過帯域50pbと、非通過帯域(例えば低周波非通過帯域50lb)と、の間における変化の急峻性が高くなる。
実施形態において、複数のフィルタ共振器58rの数(N)が偶数である場合、複数の結合係数kxが適切に設定されることで、適切な第1通過帯w1、適切な第2通過帯w2、及び、適切な第3通過帯w3が得やすい。
図10(a)及び図10(b)は、電子回路の特性を例示するグラフである。
これらの図は、複数の結合係数kxを変化させたときのシミュレーション結果を例示している。この例では、第2部分外部Qfは、第1部分外部Qeと同じである。これらの図の横軸は、第1部分外部Qeである。これらの図の縦軸は、複数の結合係数kxである。
これらの図は、複数の結合係数kxを変化させたときのシミュレーション結果を例示している。この例では、第2部分外部Qfは、第1部分外部Qeと同じである。これらの図の横軸は、第1部分外部Qeである。これらの図の縦軸は、複数の結合係数kxである。
これらの図において、パラメータFBWが変更されている。パラメータFBWは、複数の共振周波数21pの周波数幅(線幅21w)と、複数の共振周波数21pの数と、の積の、通過帯域50pbの中心周波数f0(図2(a)参照))に対する比である。実用的に、パラメータFBWは、10%以下であることが好ましい。例えば、複数の第1回路31の数を大きくできる。パラメータFBWが10%以下であることで、第1通過帯w1の幅が過度に大きくなることが抑制される。例えば、適切な大きさの第1通過帯w1の幅により、帯域外抑圧量Δ50をより大きくできる。例えば、通過帯域50pbと非通過帯域との間において、特性の変化の急峻性を大きくできる。パラメータFBWは、例えば、1%以上で良い。パラメータFBWは、例えば、0.1%以上で良い。
図10(a)には、パラメータFBWが1%、3.08%及び10%の例が示されている。図10(b)には、パラメータFBWが1.54%、及び6.15%の例が示されている。
図10(a)に例示するパラメータFBWが1%の特性は、以下の第1式で近似的に表される。
kx=(2×10-7)×Qe4-(2×10-5)×Qe3+0.0009×Qe2-0.0211×Qe+0.2361 …(1)
図10(a)に例示するパラメータFBWが10%の特性は、以下の第1式で近似的に表される。
kx=0.0003×Qe2-0.014×Qe+0.2216 … (2)
従って、実施形態において、複数のフィルタ共振器58rの数(N)が偶数である場合、複数の結合係数kxの1つ(複数の結合係数kxのそれぞれ)は、第1値以上第2値以下であることが好ましい。第1値は、(2×10-7)×Qe4-(2×10-5)×Qe3+0.0009×Qe2-0.0211×Qe+0.2361である。第2値は、0.0003×Qe2-0.014×Qe+0.2216である。
kx=(2×10-7)×Qe4-(2×10-5)×Qe3+0.0009×Qe2-0.0211×Qe+0.2361 …(1)
図10(a)に例示するパラメータFBWが10%の特性は、以下の第1式で近似的に表される。
kx=0.0003×Qe2-0.014×Qe+0.2216 … (2)
従って、実施形態において、複数のフィルタ共振器58rの数(N)が偶数である場合、複数の結合係数kxの1つ(複数の結合係数kxのそれぞれ)は、第1値以上第2値以下であることが好ましい。第1値は、(2×10-7)×Qe4-(2×10-5)×Qe3+0.0009×Qe2-0.0211×Qe+0.2361である。第2値は、0.0003×Qe2-0.014×Qe+0.2216である。
このような複数の結合係数kxにより、小さいリップルの第1通過帯w1が適切に得られる。
例えば、第2部分62Pが設けられて良い。この場合、複数の結合係数kxの1つ(複数の結合係数kxのそれぞれ)は、第3値以上第4値以下であることが好ましい。第3値は、(2×10-7)×Qf4-(2×10-5)×Qf3+0.0009×Qf2-0.0211×Qf+0.2361である。第4値は、0.0003×Qf2-0.014×Qf+0.2216である。
上記のように、複数のフィルタ共振器58rの数(N)が偶数である場合、複数の結合係数kxが実質的に互いに同じに設定できる。1つの例において、複数のフィルタ共振器58rが互いに実質的に同じ設定されて良い。これにより、複数の結合係数kxが実質的に互いに同じに設定できる。
図11は、第1実施形態に係る電子回路を例示する模式図である。
図11に示すように、帯域通過フィルタ50は、複数の距離dxを有する。複数の距離dxの1つは、複数のフィルタ共振器58rに含まれる隣り合う2つの間の距離である。例えば、複数の距離dxは、第1距離d(1)、第2距離d(2)、…、及び、第(N-1)距離d(N-1)を含む。第(i-1)距離d(i-1)は、第(i-1)フィルタ共振器R(i-1)と第iフィルタ共振器R(i)との間の距離である。「i」は、1以上N以下の整数である。
図11に示すように、帯域通過フィルタ50は、複数の距離dxを有する。複数の距離dxの1つは、複数のフィルタ共振器58rに含まれる隣り合う2つの間の距離である。例えば、複数の距離dxは、第1距離d(1)、第2距離d(2)、…、及び、第(N-1)距離d(N-1)を含む。第(i-1)距離d(i-1)は、第(i-1)フィルタ共振器R(i-1)と第iフィルタ共振器R(i)との間の距離である。「i」は、1以上N以下の整数である。
複数のフィルタ共振器58rの数(N)が偶数である場合、複数の距離dxの最小値と、複数の距離dxの最大値と、の差は、複数の距離dxの平均値の0.1倍以下であることが好ましい。均一な複数の距離dxにより、リップルの小さい第1通過帯w1が適切に得られる。
複数のフィルタ共振器58rの数(N)が奇数の場合、複数のフィルタ共振器58rの一部における結合係数kxを他と異ならせることで、リップルの小さい第1通過帯w1が適切に得られることが分かった。
図12は、第1実施形態に係る電子回路を例示する模式図である。
図12に示す実施形態に係る電子回路111においても、帯域通過フィルタ50は、複数のフィルタ共振器58rを含む。複数のフィルタ共振器58rに含まれる隣り合う2つは、互いに結合可能である。第1回路31は、第1量子ビット11及び第1読み出し共振器21を含む。第1読み出し共振器21は、第1量子ビット11、及び、複数のフィルタ共振器58rの1つと結合可能である。
図12に示す実施形態に係る電子回路111においても、帯域通過フィルタ50は、複数のフィルタ共振器58rを含む。複数のフィルタ共振器58rに含まれる隣り合う2つは、互いに結合可能である。第1回路31は、第1量子ビット11及び第1読み出し共振器21を含む。第1読み出し共振器21は、第1量子ビット11、及び、複数のフィルタ共振器58rの1つと結合可能である。
電子回路111において、複数のフィルタ共振器58rの数(N)は奇数である。複数のフィルタ共振器58rは、第1フィルタ共振器R(1)~第Nフィルタ共振器R(N)を含む。「N」は、(2n+1)である。「n」は、2以上の整数である。例えば、複数のフィルタ共振器58rの数(N)は、5以上の奇数である。
図13は、第1実施形態に係る電子回路を例示する模式図である。
図13においては、第1回路31は省略されている。複数のフィルタ共振器58rは、第(n-1)フィルタ共振器R(n-1)、第nフィルタ共振器R(n)、第(n+1)フィルタ共振器R(n+1)、第(n+2)フィルタ共振器R(n+2)、及び、第(n+3)フィルタ共振器R(n+3)を含む。第(n+1)フィルタ共振器R(n+1)は、複数のフィルタ共振器58rのなかで真ん中のフィルタ共振器58rである。
図13においては、第1回路31は省略されている。複数のフィルタ共振器58rは、第(n-1)フィルタ共振器R(n-1)、第nフィルタ共振器R(n)、第(n+1)フィルタ共振器R(n+1)、第(n+2)フィルタ共振器R(n+2)、及び、第(n+3)フィルタ共振器R(n+3)を含む。第(n+1)フィルタ共振器R(n+1)は、複数のフィルタ共振器58rのなかで真ん中のフィルタ共振器58rである。
第(n-1)フィルタ共振器R(n-1)と第nフィルタ共振器R(n)との間の結合係数は、第(n-1)結合係数k(n-1)である。第nフィルタ共振器R(n)と第(n+1)フィルタ共振器R(n+1)との間の結合係数は、第n結合係数k(n))である。第(n+1)フィルタ共振器R(n+1)と第(n+2)フィルタ共振器R(n+2)との間の結合係数は、第(n+1)結合係数k(n+1)である。第(n+2)フィルタ共振器R(n+2)と第(n+3)フィルタ共振器R(n+3)との間の結合係数は、第(n+2)結合係数k(n+2)である。
電子回路111において、第n結合係数k(n)は、第(n-1)結合係数k(n-1)とは異なる。第(n+1)結合係数k(n+1)は、第(n+2)結合係数k(n+2))とは異なる。第(n+2)結合係数k(n+2))は、第(n-1)結合係数k(n-1)と実質的に同じである。例えば、真ん中の位置に設けられる第(n+1)フィルタ共振器R(n+1)において、隣のフィルタ共振器58rとの間の結合係数kxが、他の結合係数kxよりも小さく設定される。
例えば、第n結合係数k(n)は、第(n-1)結合係数k(n-1)の0.7倍以上0.9倍未満であることが好ましい。例えば、第n結合係数k(n)は、第(n+2)結合係数k(n+2)の0.7倍以上0.9倍未満であることが好ましい。
例えば、第(n+1)結合係数k(n+1)は、第(n-1)結合係数k(n-1)の0.7倍以上0.9倍未満であることが好ましい。例えば、第(n+2)結合係数k(n+2)の0.7倍以上0.9倍未満であることが好ましい。このような結合係数kxにより、複数のフィルタ共振器58rの数(N)は奇数である場合に、小さいリップルの第1通過帯w1が適切に得られる。
第n結合係数k(n)は、第(n+1)結合係数k(n+1)と実質的に同じで良い。第n結合係数k(n)は、例えば、第(n+1)結合係数k(n+1)の0.95倍以上1.05倍以下で良い。第(n-1)結合係数k(n-1)は、第(n+2)結合係数k(n+2)と実質的に同じで良い。結合係数k(n-1)は、第(n+2)結合係数k(n+2)の0.95倍以上1.05倍以下で良い。
例えば、電子回路111において、「n」は、3以上で良い。例えば、複数のフィルタ共振器58rの数(N)は、7以上である。
図13に示すように、帯域通過フィルタ50は、複数の第1種結合係数ks1と、複数の第2種結合係数ks2と、を有する。複数の第1種結合係数ks1の1つは、第1フィルタ共振器R(1)~第nフィルタ共振器R(n)に含まれる隣り合う2つのフィルタ共振器の間の結合係数である。複数の第1種結合係数ks1は、第1結合係数k(1)~第(n-1)結合係数k(n-1)である。複数の第1種結合係数ks1の最小値と、複数の第1種結合係数ks1の最大値と、の差は、複数の第1種結合係数ks1の平均値の0.1倍以下である。例えば、複数の第1種結合係数ks1は、実質的に互いに同じである。
複数の第2種結合係数ks2の1つは、第(n+2)フィルタ共振器R(n+2)~第(2n+1)フィルタ共振器R(2n+1)に含まれる隣り合う2つのフィルタ共振器の間の結合係数である。複数の第2種結合係数ks2は、第(n+2)結合係数k(n+2)~第(2n)結合係数k(2n)を含む。複数の第2種結合係数ks2の最小値と、複数の第2種結合係数ks2の最大値と、の差は、複数の第2種結合係数ks2の平均値の0.1倍以下である。例えば、複数の第2種結合係数ks2は、実質的に互いに同じである。
実質的に互いに同じ複数の第1種結合係数ks1と、実質的に互いに同じ複数の第2種結合係数ks2と、により、複数のフィルタ共振器58rの数(N)が7以上の奇数の場合において、小さいリップルの第1通過帯w1が効果的に得られる。
図14は、第1実施形態に係る電子回路を例示する模式図である。
図14に示すように、電子回路111において、帯域通過フィルタ50は、複数の第1種距離ds1、及び、複数の第2種距離ds2を有する。
図14に示すように、電子回路111において、帯域通過フィルタ50は、複数の第1種距離ds1、及び、複数の第2種距離ds2を有する。
複数の第1種距離ds1の1つは、第1フィルタ共振器R(1)~第nフィルタ共振器R(n)に含まれる隣り合う2つの間の距離である。複数の第1種距離ds1の最小値と、複数の第1種距離ds1の最大値と、の差は、複数の第1種距離ds1の平均値の0.1倍以下である。複数の第1種距離ds1は、互いに実質的に同じで良い。
複数の第2種距離ds2の1つは、第(n+2)フィルタ共振器R(n+2)~第(2n+1)フィルタ共振器R(2n+1)に含まれる隣り合う2つの間の距離である。複数の第2種距離ds2の最小値と、複数の第2種距離ds2の最大値と、の差は、複数の第2種距離ds2の平均値の0.1倍以下である。複数の第2種距離ds2は、互いに実質的に同じで良い。
電子回路111において、第nフィルタ共振器R(n)と第(n+1)フィルタ共振器R(n+1)との間の距離は、複数の第1種距離ds1よりも短く、複数の第2種距離ds2よりも短い。第(n+1)フィルタ共振器R(n+1)と第(n+2)フィルタ共振器R(n+2)との間の距離は、複数の第1種距離ds1よりも短く、複数の第2種距離ds2よりも短い。
以下、複数のフィルタ共振器58rの数(N)が7以上の奇数の場合において、結合係数を変えたときの特性のシミュレーション結果の例について説明する。シミュレーションにおいて、複数の第1種結合係数ks1は互いに同じである。複数の第2種結合係数ks2は、互いに同じである。複数の第2種結合係数ks2は、複数の第1種結合係数ks1と同じである。シミュレーションにおいて、第(n+1)結合係数k(n+1)は、第n結合係数k(n)と同じである。
図15は、電子回路の特性を例示するグラフである。
図15の横軸は、規格化結合係数差Dk1である。規格化結合係数差Dk1は、第n結合係数k(n)の第1種結合係数ks1に対する比(k(n)/ks1)である。縦軸は、帯域通過フィルタ50の通過帯域50pbにおける反射特性の最悪値Vr1(db)である。反射特性の最悪値Vr1は小さいことが好ましい。
図15の横軸は、規格化結合係数差Dk1である。規格化結合係数差Dk1は、第n結合係数k(n)の第1種結合係数ks1に対する比(k(n)/ks1)である。縦軸は、帯域通過フィルタ50の通過帯域50pbにおける反射特性の最悪値Vr1(db)である。反射特性の最悪値Vr1は小さいことが好ましい。
図15に示すように、規格化結合係数差Dk1が80%のときに、反射特性の最悪値Vr1は最小となる。規格化結合係数差Dk1は、例えば70%以上90%以下であることが好ましい。規格化結合係数差Dk1は、例えば75%以上85%以下であることがさらに好ましい。
すなわち、例えば、第n結合係数k(n)は、第1種結合係数ks1の0.7倍以上0.9倍以下であることが好ましい。例えば、第n結合係数k(n)は、第1種結合係数ks1の0.75倍以上0.85倍以下であることがさらに好ましい。
例えば、第n結合係数k(n)は、第(n-1)結合係数k(n-1))の0.7倍以上0.9倍未満であることが好ましい。第n結合係数k(n)は、第(n+2)結合係数の0.7倍以上0.9未満であることが好ましい。第(n+1)結合係数k(n+1)は、第(n-1)結合係数k(n-1)の0.7倍以上0.9未満であることが好ましい。第(n+1)結合係数k(n+1)は、第(n+2)結合係数の0.7倍以上0.9未満であることが好ましい。
複数の第1種結合係数ks1及び複数の第2種結合係数ks2は、図10(a)に関して説明した第1値以上第2値以下で良い。第1値は、(2×10-7)×Qe4-(2×10-5)×Qe3+0.0009×Qe2-0.0211×Qe+0.2361である。第2値は、0.0003×Qe2-0.014×Qe+0.2216である。複数の第1種結合係数ks1及び複数の第2種結合係数ks2は、上記の第3値以上第4値以下で良い。第3値は、(2×10-7)×Qf4-(2×10-5)×Qf3+0.0009×Qf2-0.0211×Qf+0.2361である。第4値は、0.0003×Qf2-0.014×Qf+0.2216である。
図16(a)及び図16(b)は、電子回路の特性を例示するグラフである。
これらの図は、第1構成CF1に対応する。第1構成CF1において、複数のフィルタ共振器58rの数(N)は、17である。第n結合係数k(n)は、第1種結合係数ks1と同じである。第(n+1)結合係数k(n+1)は、第n結合係数k(n)と同じである。第2種結合係数ks2は、第1種結合係数ks1と同じである。
これらの図は、第1構成CF1に対応する。第1構成CF1において、複数のフィルタ共振器58rの数(N)は、17である。第n結合係数k(n)は、第1種結合係数ks1と同じである。第(n+1)結合係数k(n+1)は、第n結合係数k(n)と同じである。第2種結合係数ks2は、第1種結合係数ks1と同じである。
図17(a)及び図17(b)は、電子回路の特性を例示するグラフである。
これらの図は、第2構成CF2に対応する。第2構成CF2において、複数のフィルタ共振器58rの数(N)は、17である。第n結合係数k(n)は、第1種結合係数ks1の0.8倍である。第(n+1)結合係数k(n+1)は、第n結合係数k(n)と同じである。第2種結合係数ks2は、第1種結合係数ks1と同じである。図16(a)及び図17(a)は、通過特性S21を例示している。図16(b)及び図17(b)は、反射特性S11を例示している。
これらの図は、第2構成CF2に対応する。第2構成CF2において、複数のフィルタ共振器58rの数(N)は、17である。第n結合係数k(n)は、第1種結合係数ks1の0.8倍である。第(n+1)結合係数k(n+1)は、第n結合係数k(n)と同じである。第2種結合係数ks2は、第1種結合係数ks1と同じである。図16(a)及び図17(a)は、通過特性S21を例示している。図16(b)及び図17(b)は、反射特性S11を例示している。
図18(a)及び図18(b)は、電子回路の特性を例示するグラフである。
図18(a)は、図16(a)の一部を拡大して示す。図18(b)は、図17(a)の一部を拡大して示す。
図18(a)は、図16(a)の一部を拡大して示す。図18(b)は、図17(a)の一部を拡大して示す。
図16(a)及び図17(a)に示すように、第1構成CF1及び第2構成CF2において、比較的良好な通過特性S21が得られる。拡大した図18(a)に示すように、第1構成CF1において、必要な帯域内において通過特性S21が実質的に0である。一方、拡大した図18(b)に示すように、第2構成CF2において、通過特性S21は、第1構成CF1よりも0.15dB程度大きい。すなわち、第2構成CF2における損失は、第1構成CF1における損失よりも小さい。
上記のように、第n結合係数k(n)を第1種結合係数ks1よりも小さくすることで、通過特性S21が実質的に0である周波数幅wxを得ることができる。
図19は、第1実施形態に係る電子回路を例示する模式図である。
図19に示すように、実施形態に係る電子回路112において、帯域通過フィルタ50の通過帯域50pbは、第1通過帯w1及び第2通過帯w2を含む。第3通過帯w3が設けられなくても良い。電子回路112において、第1通過帯w1の周波数は、第2通過帯w2の周波数よりも高い。リップルの大きさが互い異なる第1通過帯w1及び第2通過帯w2が設けられることで、帯域外抑圧量Δ50をより大きくできる。例えば、より高速の読み出し動作が可能になる。例えば、より高い密度で複数の第1量子ビット11を設けることができる。
図19に示すように、実施形態に係る電子回路112において、帯域通過フィルタ50の通過帯域50pbは、第1通過帯w1及び第2通過帯w2を含む。第3通過帯w3が設けられなくても良い。電子回路112において、第1通過帯w1の周波数は、第2通過帯w2の周波数よりも高い。リップルの大きさが互い異なる第1通過帯w1及び第2通過帯w2が設けられることで、帯域外抑圧量Δ50をより大きくできる。例えば、より高速の読み出し動作が可能になる。例えば、より高い密度で複数の第1量子ビット11を設けることができる。
図20は、第1実施形態に係る電子回路を例示する模式図である。
図20に示すように、実施形態に係る電子回路113において、帯域通過フィルタ50の通過帯域50pbは、第1通過帯w1及び第2通過帯w2を含む。第3通過帯w3が設けられない。電子回路113において、第1通過帯w1の周波数は、第2通過帯w2の周波数よりも高い。リップルの大きさが互い異なる第1通過帯w1及び第2通過帯w2が設けられることで、帯域外抑圧量Δ50をより大きくできる。例えば、より高速の読み出し動作が可能になる。例えば、より高い密度で複数の第1量子ビット11を設けることができる。
図20に示すように、実施形態に係る電子回路113において、帯域通過フィルタ50の通過帯域50pbは、第1通過帯w1及び第2通過帯w2を含む。第3通過帯w3が設けられない。電子回路113において、第1通過帯w1の周波数は、第2通過帯w2の周波数よりも高い。リップルの大きさが互い異なる第1通過帯w1及び第2通過帯w2が設けられることで、帯域外抑圧量Δ50をより大きくできる。例えば、より高速の読み出し動作が可能になる。例えば、より高い密度で複数の第1量子ビット11を設けることができる。
図21は、第1実施形態に係る電子回路を例示する模式図である。
図21に示すように、実施形態に係る電子回路120において、複数のフィルタ共振器58rの互いに隣でない2つが結合可能である。これを除く電子回路120の構成は、電子回路110~113の構成と同様で良い。
図21に示すように、実施形態に係る電子回路120において、複数のフィルタ共振器58rの互いに隣でない2つが結合可能である。これを除く電子回路120の構成は、電子回路110~113の構成と同様で良い。
電子回路120において、例えば、導電部材65a及び導電部材65bにより、隣でない2つのフィルタ共振器58rが互いに結合可能である。「飛び越し結合」により、例えば、帯域通過フィルタ50の通過特性50pにおいて、高い急峻性が得やすい。
図22は、第1実施形態に係る電子回路を例示する模式図である。
図22に示すように、実施形態に係る電子回路121において、帯域通過フィルタ50は、第1導波路66をさらに含む。第1導波路66の端部は、複数のフィルタ共振器58rの互いに隣でない2つの一方と結合可能である。第1導波路66の他端部は、複数のフィルタ共振器58rの互いに隣でない上記の2つの他方と結合可能である。電子回路121において、これを除く構成は、電子回路110~113または120の構成と同様で良い。
図22に示すように、実施形態に係る電子回路121において、帯域通過フィルタ50は、第1導波路66をさらに含む。第1導波路66の端部は、複数のフィルタ共振器58rの互いに隣でない2つの一方と結合可能である。第1導波路66の他端部は、複数のフィルタ共振器58rの互いに隣でない上記の2つの他方と結合可能である。電子回路121において、これを除く構成は、電子回路110~113または120の構成と同様で良い。
例えば、第1導波路66の長さは、実質的に、帯域通過フィルタ50の通過帯域50pbの中心周波数に対応する波長λの1/4の奇数倍((2m+1)倍)の0.9倍以上1.1倍以下である。「m」は、0以上の整数である。例えば、良好で現実的な特性の「飛び越し結合」が得られる。
上記の電子回路において、複数のフィルタ共振器58rのそれぞれの長さは、例えば、実質的にλ/2で良い。複数のフィルタ共振器58rのそれぞれの長さは、例えば、λ/2の0.9倍以上1.1倍以下で良い。例えば、複数のフィルタ共振器58rのそれぞれは、半波長導波路共振器で良い。例えば、複数のフィルタ共振器58rのそれぞれは、1/4波長導波路共振器でも良い。
図23は、第1実施形態に係る電子回路を例示する模式図である。
図23に示すように、実施形態に係る電子回路122は、サーキュレータ67を含む。電子回路122において、これ以外の構成は、電子回路110~113、120または121の構成と同様で良い。
図23に示すように、実施形態に係る電子回路122は、サーキュレータ67を含む。電子回路122において、これ以外の構成は、電子回路110~113、120または121の構成と同様で良い。
サーキュレータ67は、帯域通過フィルタ50に入力信号SI1を供給可能である。サーキュレータ67は、帯域通過フィルタ50から得られる出力信号SO1を取得可能である。例えば、サーキュレータ67は、第1ポート67a、第2ポート67b及び第3ポート67cを含む。サーキュレータ67において、第1ポート67aから入力された信号(入力信号SI1)は、第2ポート67bに出力される。この際、第3ポート67cは、アイソレーションされる。一方、第2ポート67bから入力された信号(出力信号SO1)は、第3ポート67cに出力される。この際、第1ポート67aは、アイソレーションされる。第3ポート67cから入力された信号は、第1ポート67aに出力される。この際、第2ポート67bは、アイソレーションされる。サーキュレータ67により、入力信号SI1が第2ポート67bに通過させる。例えば、サーキュレータ67は、第2ポート67bから入力される出力信号SO1を第3ポート67c出力させ、第1ポート67aに出力させない。
図24は、第1実施形態に係る電子回路を例示する模式図である。
図24に示すように、実施形態に係る電子回路123は、方向性結合器69を含む。電子回路123において、これ以外の構成は、電子回路110~113、120または121の構成と同様で良い。
図24に示すように、実施形態に係る電子回路123は、方向性結合器69を含む。電子回路123において、これ以外の構成は、電子回路110~113、120または121の構成と同様で良い。
方向性結合器69は、入力部69I及び出力部69Oを含む。方向性結合器69は、入力部69Iに入力された入力信号SI1を帯域通過フィルタ50に供給可能である。出力部69Oは、帯域通過フィルタ50から得られる出力信号SO1を出力可能である。
図25は、第1実施形態に係る電子回路を例示する模式的平面図である。
図25は、電子回路121の1つの例を示している。例えば、導電層10Lにより、複数のフィルタ共振器58r、複数の第1量子ビット11、及び、複数の第1読み出し共振器21などが形成できる。この例では、導電層10Lによる第1導波路66も設けられている。図25に示すように、複数の第1量子ビット11のそれぞれにおいて、複数のジョセフソン接合(第1ジョセフソン接合J1及び第2ジョセフソン接合J2など)が設けられる。複数のジョセフソン接合を含む電流経路は、閉ループとなる。電流経路により、dc-SQUID(superconducting quantum interference device)が形成される。複数のジョセフソン接合を含む電流経路で囲まれた空間は、例えば、SQUIDループに対応する。複数の第1量子ビット11は、例えば、トランズモン共振器に対応する。
図25は、電子回路121の1つの例を示している。例えば、導電層10Lにより、複数のフィルタ共振器58r、複数の第1量子ビット11、及び、複数の第1読み出し共振器21などが形成できる。この例では、導電層10Lによる第1導波路66も設けられている。図25に示すように、複数の第1量子ビット11のそれぞれにおいて、複数のジョセフソン接合(第1ジョセフソン接合J1及び第2ジョセフソン接合J2など)が設けられる。複数のジョセフソン接合を含む電流経路は、閉ループとなる。電流経路により、dc-SQUID(superconducting quantum interference device)が形成される。複数のジョセフソン接合を含む電流経路で囲まれた空間は、例えば、SQUIDループに対応する。複数の第1量子ビット11は、例えば、トランズモン共振器に対応する。
図26(a)及び図26(b)は、第1実施形態に係る電子回路の一部を例示する模式的断面図である。
図26(a)は、第1ジョセフソン接合J1を例示している。例えば、基板10sの第1面10fの上に、第1導電層10a及び第2導電層10bが設けられる。第1導電層10aの一部と、第2導電層10bの一部と、の間に第1絶縁層10iが設けられる。これらの導電層と第1絶縁層10iにより第1ジョセフソン接合J1が形成される。
図26(a)は、第1ジョセフソン接合J1を例示している。例えば、基板10sの第1面10fの上に、第1導電層10a及び第2導電層10bが設けられる。第1導電層10aの一部と、第2導電層10bの一部と、の間に第1絶縁層10iが設けられる。これらの導電層と第1絶縁層10iにより第1ジョセフソン接合J1が形成される。
図26(b)は、第2ジョセフソン接合J2を例示している。例えば、基板10sの第1面10fの上に、第3導電層10c及び第4導電層10dが設けられる。第3導電層10cの一部と、第4導電層10dの一部と、の間に第2絶縁層10jが設けられる。これらの導電層と第2絶縁層10jにより第2ジョセフソン接合J2が形成される。
第3導電層10cは、第1導電層10a及び第2導電層10bの一方と接続または連続して良い。第4導電層10dは、第1導電層10a及び第2導電層10bの他方と接続または連続して良い。第2絶縁層10jは、第1絶縁層10iと連続して良い。
第1導電層10aの一部から第2導電層10bの一部への方向をZ軸方向とする。Z軸方向に対して垂直な1つの方向をX軸方向とする。Z軸方向及びX軸方向に対して垂直な方向をY軸方向とする。第1導電層10a、第2導電層10b、第3導電層10c及び第4導電層10dは、導電層10Lの一部に対応する。導電層10Lは、X-Y平面に沿う(図25参照)。
図25に示す、第1距離d(1)、第2距離d(2)、…、及び、第(N-1)距離d(N-1)が適切に制御されることで、適切な結合係数kが得られる。これらの距離が短いと、結合係数kは高くなる。
図25に示す、複数のフィルタ共振器58rが互いに対向する長さLn1が適切に定められる。長さLn1が長いと、結合係数kは高くなる。
電子回路121において、複数の第1量子ビット11のそれぞれに、複数のジョセフソン接合を含むトランズモン量子ビットが適用される。実施形態において、複数の第1量子ビット11の少なくとも1つは、1つのジョセフソン接合を含むトランズモン量子ビットが適用されて良い。
実施形態において、基板10sの第2面10gにベース導電部材10Mが設けられて良い。第1面10fは、第2面10gと導電層10Lとの間にある。第2面10gは、ベース導電部材10Mと第1面10fとの間にある。第2面10gは、第1面10fと反対側の面である。ベース導電部材10Mは、例えば、固定電位に設定されて良い。ベース導電部材10Mは、例えば、グランドプレーンで良い。第2面10gは、導電性の筐体と接触しても良い。ベース導電部材10Mは、導電性の筐体の少なくとも一部で良い。ベース導電部材10Mと、導電層10Lの一部と、が接続部材で電気的に接続されても良い。接続部材は、基板10sを貫通するビアで良い。
複数の導電層10Lのいくつかは、共振器及び信号線などの周りに設けられる。これらの複数の導電層10Lのいくつかは、グランド層となる。グラント層に対応する複数の導電層10Lは、接続導電部材10Cにより互いに電気的に接続されて良い。接続導電部材10Cは、例えばワイヤなどを含んで良い。接続導電部材10Cは、ベース導電部材10Mの少なくとも一部を含んで良い。接続導電部材10Cは、基板10sを貫通する導電性ビア(接続部材)を含んで良い。
(第2実施形態)
第2実施形態は、計算機に係る。
図27は、第2実施形態に係る計算機を例示する模式図である。
図27に示すように、実施形態に係る計算機210は、第1実施形態に係る電子回路(この例では電子回路110)と、制御部70と、を含む。制御部70は、第1量子ビットの状態を制御可能である。例えば、電子回路または計算機に、制御導電部材60が設けられる。制御導電部材60は、第1量子ビット11の近傍に設けられて良い。制御部70は、制御導電部材60に交流電流を供給する。制御導電部材60から発生する磁界が第1量子ビット11に印加される。制御部70は、交流電流を制御することで、第1量子ビットの状態を制御可能である。計算機210において、計算動作が可能である。
第2実施形態は、計算機に係る。
図27は、第2実施形態に係る計算機を例示する模式図である。
図27に示すように、実施形態に係る計算機210は、第1実施形態に係る電子回路(この例では電子回路110)と、制御部70と、を含む。制御部70は、第1量子ビットの状態を制御可能である。例えば、電子回路または計算機に、制御導電部材60が設けられる。制御導電部材60は、第1量子ビット11の近傍に設けられて良い。制御部70は、制御導電部材60に交流電流を供給する。制御導電部材60から発生する磁界が第1量子ビット11に印加される。制御部70は、交流電流を制御することで、第1量子ビットの状態を制御可能である。計算機210において、計算動作が可能である。
実施形態によれば、例えば、量子ビット情報の読み出しの高速化が可能な電子回路を提供できる。実施形態によれば、例えば、複雑な計算が可能な計算機を提供できる。実施形態によれば、例えば、計算の高速化が可能な計算機を提供できる。
実施形態は、以下の構成(例えば技術案)を含んで良い。
(構成1)
複数のフィルタ共振器を含む帯域通過フィルタであって、前記複数のフィルタ共振器に含まれる隣り合う2つは、互いに結合可能である、前記帯域通過フィルタと、
少なくとも1つの第1回路であって、前記第1回路は、第1量子ビット及び第1読み出し共振器を含み、前記第1読み出し共振器は、前記第1量子ビット、及び、前記複数のフィルタ共振器の1つと結合可能である、前記少なくとも1つの第1回路と、
を備え、
前記帯域通過フィルタの通過帯域は、第1通過帯及び第2通過帯を含み、
前記第1通過帯の第1リップルの大きさは、前記第2通過帯の第2リップルの大きさの1/10以下である、電子回路。
(構成1)
複数のフィルタ共振器を含む帯域通過フィルタであって、前記複数のフィルタ共振器に含まれる隣り合う2つは、互いに結合可能である、前記帯域通過フィルタと、
少なくとも1つの第1回路であって、前記第1回路は、第1量子ビット及び第1読み出し共振器を含み、前記第1読み出し共振器は、前記第1量子ビット、及び、前記複数のフィルタ共振器の1つと結合可能である、前記少なくとも1つの第1回路と、
を備え、
前記帯域通過フィルタの通過帯域は、第1通過帯及び第2通過帯を含み、
前記第1通過帯の第1リップルの大きさは、前記第2通過帯の第2リップルの大きさの1/10以下である、電子回路。
(構成2)
前記通過帯域は、第3通過帯をさらに含み、
前記第1通過帯は、前記第2通過帯と前記第3通過帯との間にあり、
前記第1リップルの前記大きさは、前記第3通過帯の第3リップルの大きさの1/10以下である、構成1に記載の電子回路。
前記通過帯域は、第3通過帯をさらに含み、
前記第1通過帯は、前記第2通過帯と前記第3通過帯との間にあり、
前記第1リップルの前記大きさは、前記第3通過帯の第3リップルの大きさの1/10以下である、構成1に記載の電子回路。
(構成3)
前記第1読み出し共振器の共振周波数は、前記第1通過帯に含まれる、構成1または2に記載の電子回路。
前記第1読み出し共振器の共振周波数は、前記第1通過帯に含まれる、構成1または2に記載の電子回路。
(構成4)
前記第1通過帯の周波数は、前記第2通過帯の周波数よりも高い、構成3に記載の電子回路。
前記第1通過帯の周波数は、前記第2通過帯の周波数よりも高い、構成3に記載の電子回路。
(構成5)
前記第1通過帯の周波数は、前記第2通過帯の周波数よりも低い、構成3に記載の電子回路。
前記第1通過帯の周波数は、前記第2通過帯の周波数よりも低い、構成3に記載の電子回路。
(構成6)
前記第1量子ビットの共振周波数は、前記帯域通過フィルタの非通過帯域に含まれる、構成1~5のいずれか1つに記載の電子回路。
前記第1量子ビットの共振周波数は、前記帯域通過フィルタの非通過帯域に含まれる、構成1~5のいずれか1つに記載の電子回路。
(構成7)
複数のフィルタ共振器を含む帯域通過フィルタであって、前記複数のフィルタ共振器に含まれる隣り合う2つは、互いに結合可能である、前記帯域通過フィルタと、
少なくとも1つの第1回路であって、前記第1回路は、第1量子ビット及び第1読み出し共振器を含み、前記第1読み出し共振器は、前記第1量子ビット、及び、前記複数のフィルタ共振器の1つと結合可能である、前記少なくとも1つの第1回路と、
を備え、
前記複数のフィルタ共振器の数は、4以上の偶数であり、
前記帯域通過フィルタは、複数の結合係数を有し、
前記複数の結合係数の1つは、前記複数のフィルタ共振器に含まれる前記隣り合う2つの間の結合係数であり、
前記複数の結合係数の最小値と、前記複数の結合係数の最大値と、の差は、前記複数の結合係数の平均値の0.1倍以下である、電子回路。
複数のフィルタ共振器を含む帯域通過フィルタであって、前記複数のフィルタ共振器に含まれる隣り合う2つは、互いに結合可能である、前記帯域通過フィルタと、
少なくとも1つの第1回路であって、前記第1回路は、第1量子ビット及び第1読み出し共振器を含み、前記第1読み出し共振器は、前記第1量子ビット、及び、前記複数のフィルタ共振器の1つと結合可能である、前記少なくとも1つの第1回路と、
を備え、
前記複数のフィルタ共振器の数は、4以上の偶数であり、
前記帯域通過フィルタは、複数の結合係数を有し、
前記複数の結合係数の1つは、前記複数のフィルタ共振器に含まれる前記隣り合う2つの間の結合係数であり、
前記複数の結合係数の最小値と、前記複数の結合係数の最大値と、の差は、前記複数の結合係数の平均値の0.1倍以下である、電子回路。
(構成8)
前記帯域通過フィルタは、信号が入力されることが可能な第1部分をさらに含み、
前記第1部分は、複数のフィルタ共振器の1つと結合可能であり、
前記第1部分と、前記第1部分と結合可能な前記複数のフィルタ共振器の前記1つと、の間の外部Qは、第1部分外部Qeであり、
前記複数の結合係数の前記1つの結合係数は、第1値以上第2値以下であり、
前記第1値は、(2×10-7)×Qe4-(2×10-5)×Qe3+0.0009×Qe2-0.0211×Qe+0.2361であり、
前記第2値は、0.0003×Qe2-0.014×Qe+0.2216である、構成7に記載の電子回路。
前記帯域通過フィルタは、信号が入力されることが可能な第1部分をさらに含み、
前記第1部分は、複数のフィルタ共振器の1つと結合可能であり、
前記第1部分と、前記第1部分と結合可能な前記複数のフィルタ共振器の前記1つと、の間の外部Qは、第1部分外部Qeであり、
前記複数の結合係数の前記1つの結合係数は、第1値以上第2値以下であり、
前記第1値は、(2×10-7)×Qe4-(2×10-5)×Qe3+0.0009×Qe2-0.0211×Qe+0.2361であり、
前記第2値は、0.0003×Qe2-0.014×Qe+0.2216である、構成7に記載の電子回路。
(構成9)
前記帯域通過フィルタは、前記信号を出力することが可能な第2部分をさらに含み、
前記第2部分は、複数のフィルタ共振器の別の1つと結合可能であり、
前記第2部分と、前記第2部分と結合可能な前記複数のフィルタ共振器の前記別の1つと、の間の外部Qは、第2部分外部Qfであり、
前記複数の結合係数の前記1つの前記結合係数は、第3値以上第4値以下であり、
前記第3値は、(2×10-7)×Qf4-(2×10-5)×Qf3+0.0009×Qf2-0.0211×Qf+0.2361であり、
前記第4値は、0.0003×Qf2-0.014×Qf+0.2216である、構成8に記載の電子回路。
前記帯域通過フィルタは、前記信号を出力することが可能な第2部分をさらに含み、
前記第2部分は、複数のフィルタ共振器の別の1つと結合可能であり、
前記第2部分と、前記第2部分と結合可能な前記複数のフィルタ共振器の前記別の1つと、の間の外部Qは、第2部分外部Qfであり、
前記複数の結合係数の前記1つの前記結合係数は、第3値以上第4値以下であり、
前記第3値は、(2×10-7)×Qf4-(2×10-5)×Qf3+0.0009×Qf2-0.0211×Qf+0.2361であり、
前記第4値は、0.0003×Qf2-0.014×Qf+0.2216である、構成8に記載の電子回路。
(構成10)
前記帯域通過フィルタは、複数の距離を有し、
前記複数の距離の1つは、前記複数のフィルタ共振器に含まれる前記隣り合う2つの間の距離であり、
前記複数の距離の最小値と、前記複数の距離の最大値と、の差は、前記複数の距離の平均値の0.1倍以下である、構成7~9のいずれか1つに記載の電子回路。
前記帯域通過フィルタは、複数の距離を有し、
前記複数の距離の1つは、前記複数のフィルタ共振器に含まれる前記隣り合う2つの間の距離であり、
前記複数の距離の最小値と、前記複数の距離の最大値と、の差は、前記複数の距離の平均値の0.1倍以下である、構成7~9のいずれか1つに記載の電子回路。
(構成11)
複数のフィルタ共振器を含む帯域通過フィルタであって、前記複数のフィルタ共振器に含まれる隣り合う2つは、互いに結合可能である、前記帯域通過フィルタと、
少なくとも1つの第1回路であって、前記第1回路は、第1量子ビット及び第1読み出し共振器を含み、前記第1読み出し共振器は、前記第1量子ビット、及び、前記複数のフィルタ共振器の1つと結合可能である、前記少なくとも1つの第1回路と、
を備え、
前記複数のフィルタ共振器は、第1フィルタ共振器~第Nフィルタ共振器を含み、前記Nは、(2n+1)であり、前記nは、2以上の整数であり、
前記複数のフィルタ共振器は、第(n-1)共振器、第n共振器、第(n+1)共振器、第(n+2)共振器、及び、第(n+3)共振器を含み、
第(n-1)共振器と第n共振器との間の結合係数は、第(n-1)結合係数であり、
第n共振器と第(n+1)共振器との間の結合係数は、第n結合係数であり、
第(n+1)共振器と第(n+2)共振器との間の結合係数は、第(n+1)結合係数であり、
第(n+2)共振器と第(n+3)共振器との間の結合係数は、第(n+2)結合係数であり、
前記第n結合係数は、前記第(n-1)結合係数の0.7倍以上0.9倍未満であり、前記第(n+2)結合係数の0.7倍以上0.9未満であり、
前記第(n+1)結合係数は、前記第(n-1)結合係数の0.7倍以上0.9未満であり、前記第(n+2)結合係数の0.7倍以上0.9未満である、電子回路。
複数のフィルタ共振器を含む帯域通過フィルタであって、前記複数のフィルタ共振器に含まれる隣り合う2つは、互いに結合可能である、前記帯域通過フィルタと、
少なくとも1つの第1回路であって、前記第1回路は、第1量子ビット及び第1読み出し共振器を含み、前記第1読み出し共振器は、前記第1量子ビット、及び、前記複数のフィルタ共振器の1つと結合可能である、前記少なくとも1つの第1回路と、
を備え、
前記複数のフィルタ共振器は、第1フィルタ共振器~第Nフィルタ共振器を含み、前記Nは、(2n+1)であり、前記nは、2以上の整数であり、
前記複数のフィルタ共振器は、第(n-1)共振器、第n共振器、第(n+1)共振器、第(n+2)共振器、及び、第(n+3)共振器を含み、
第(n-1)共振器と第n共振器との間の結合係数は、第(n-1)結合係数であり、
第n共振器と第(n+1)共振器との間の結合係数は、第n結合係数であり、
第(n+1)共振器と第(n+2)共振器との間の結合係数は、第(n+1)結合係数であり、
第(n+2)共振器と第(n+3)共振器との間の結合係数は、第(n+2)結合係数であり、
前記第n結合係数は、前記第(n-1)結合係数の0.7倍以上0.9倍未満であり、前記第(n+2)結合係数の0.7倍以上0.9未満であり、
前記第(n+1)結合係数は、前記第(n-1)結合係数の0.7倍以上0.9未満であり、前記第(n+2)結合係数の0.7倍以上0.9未満である、電子回路。
(構成12)
前記nは3以上であり、
前記帯域通過フィルタは、複数の第1種結合係数と、複数の第2種結合係数と、を有し、
前記複数の第1種結合係数の1つは、第1フィルタ共振器~第nフィルタ共振器に含まれる隣り合う2つの結合係数であり、
前記複数の第1種結合係数の最小値と、前記複数の第1種結合係数の最大値と、の差は、前記複数の第1種結合係数の平均値の0.1倍以下であり、
前記複数の第2種結合係数の1つは、第(n+2)フィルタ共振器~第(2n+1)フィルタ共振器に含まれる隣り合う2つの結合係数であり、
前記複数の第2種結合係数の最小値と、前記複数の第2種結合係数の最大値と、の差は、前記複数の第2種結合係数の平均値の0.1倍以下である、構成11に記載の電子回路。
前記nは3以上であり、
前記帯域通過フィルタは、複数の第1種結合係数と、複数の第2種結合係数と、を有し、
前記複数の第1種結合係数の1つは、第1フィルタ共振器~第nフィルタ共振器に含まれる隣り合う2つの結合係数であり、
前記複数の第1種結合係数の最小値と、前記複数の第1種結合係数の最大値と、の差は、前記複数の第1種結合係数の平均値の0.1倍以下であり、
前記複数の第2種結合係数の1つは、第(n+2)フィルタ共振器~第(2n+1)フィルタ共振器に含まれる隣り合う2つの結合係数であり、
前記複数の第2種結合係数の最小値と、前記複数の第2種結合係数の最大値と、の差は、前記複数の第2種結合係数の平均値の0.1倍以下である、構成11に記載の電子回路。
(構成13)
前記帯域通過フィルタは、信号が入力されることが可能な第1部分をさらに含み、
前記第1部分は、複数のフィルタ共振器の1つと結合可能であり、
前記第1部分と、前記第1部分と結合可能な前記複数のフィルタ共振器の前記1つと、の間の外部Qは、第1部分外部Qeであり、
前記複数の第1種結合係数及び前記複数の第2種結合係数は、第1値以上第2値以下であり、
前記第1値は、(2×10-7)×Qe4-(2×10-5)×Qe3+0.0009×Qe2-0.0211×Qe+0.2361であり、
前記第2値は、0.0003×Qe2-0.014×Qe+0.2216である、構成12に記載の電子回路。
前記帯域通過フィルタは、信号が入力されることが可能な第1部分をさらに含み、
前記第1部分は、複数のフィルタ共振器の1つと結合可能であり、
前記第1部分と、前記第1部分と結合可能な前記複数のフィルタ共振器の前記1つと、の間の外部Qは、第1部分外部Qeであり、
前記複数の第1種結合係数及び前記複数の第2種結合係数は、第1値以上第2値以下であり、
前記第1値は、(2×10-7)×Qe4-(2×10-5)×Qe3+0.0009×Qe2-0.0211×Qe+0.2361であり、
前記第2値は、0.0003×Qe2-0.014×Qe+0.2216である、構成12に記載の電子回路。
(構成14)
前記帯域通過フィルタは、前記信号が出力されることが可能な第2部分をさらに含み、
前記第2部分は、複数のフィルタ共振器の別の1つと結合可能であり、
前記第2部分と、前記第2部分と結合可能な前記複数のフィルタ共振器の前記別の1つと、の間の外部Qは、第2部分外部Qfであり、
前記複数の第1種結合係数及び前記複数の第2種結合係数は、第3値以上第4値以下であり、
前記第3値は、(2×10-7)×Qf4-(2×10-5)×Qf3+0.0009×Qf2-0.0211×Qf+0.2361であり、
前記第4値は、0.0003×Qf2-0.014×Qf+0.2216である、構成13に記載の電子回路。
前記帯域通過フィルタは、前記信号が出力されることが可能な第2部分をさらに含み、
前記第2部分は、複数のフィルタ共振器の別の1つと結合可能であり、
前記第2部分と、前記第2部分と結合可能な前記複数のフィルタ共振器の前記別の1つと、の間の外部Qは、第2部分外部Qfであり、
前記複数の第1種結合係数及び前記複数の第2種結合係数は、第3値以上第4値以下であり、
前記第3値は、(2×10-7)×Qf4-(2×10-5)×Qf3+0.0009×Qf2-0.0211×Qf+0.2361であり、
前記第4値は、0.0003×Qf2-0.014×Qf+0.2216である、構成13に記載の電子回路。
(構成15)
前記帯域通過フィルタは、複数の第1種距離及び複数の第2種距離を有し、
前記複数の第1種距離の1つは、前記第1フィルタ共振器~第nフィルタ共振器に含まれる隣り合う2つの間の距離であり、
前記複数の第1種距離の最小値と、前記複数の第1種距離の最大値と、の差は、前記複数の第1種距離の平均値の0.1倍以下であり、
前記複数の第2種距離の1つは、前記第(n+2)フィルタ共振器~第(2n+1)フィルタ共振器に含まれる隣り合う2つの間の距離であり、
前記複数の第2種距離の最小値と、前記複数の第2種距離の最大値と、の差は、前記複数の第2種距離の平均値の0.1倍以下である、構成11~14のいずれか1つに記載の電子回路。
前記帯域通過フィルタは、複数の第1種距離及び複数の第2種距離を有し、
前記複数の第1種距離の1つは、前記第1フィルタ共振器~第nフィルタ共振器に含まれる隣り合う2つの間の距離であり、
前記複数の第1種距離の最小値と、前記複数の第1種距離の最大値と、の差は、前記複数の第1種距離の平均値の0.1倍以下であり、
前記複数の第2種距離の1つは、前記第(n+2)フィルタ共振器~第(2n+1)フィルタ共振器に含まれる隣り合う2つの間の距離であり、
前記複数の第2種距離の最小値と、前記複数の第2種距離の最大値と、の差は、前記複数の第2種距離の平均値の0.1倍以下である、構成11~14のいずれか1つに記載の電子回路。
(構成16)
複数のフィルタ共振器の互いに隣でない2つが結合可能である、構成1~15のいずれか1つに記載の電子回路。
複数のフィルタ共振器の互いに隣でない2つが結合可能である、構成1~15のいずれか1つに記載の電子回路。
(構成17)
前記帯域通過フィルタは、第1導波路をさらに含み、
前記第1導波路の端部は、前記複数のフィルタ共振器の互いに隣でない2つの一方と結合可能であり、
前記第1導波路の他端部は、前記複数のフィルタ共振器の互いに隣でない前記2つの他方と結合可能である、構成1~15のいずれか1つに記載の電子回路。
前記帯域通過フィルタは、第1導波路をさらに含み、
前記第1導波路の端部は、前記複数のフィルタ共振器の互いに隣でない2つの一方と結合可能であり、
前記第1導波路の他端部は、前記複数のフィルタ共振器の互いに隣でない前記2つの他方と結合可能である、構成1~15のいずれか1つに記載の電子回路。
(構成18)
サーキュレータをさらに備え、
前記サーキュレータは、前記帯域通過フィルタに入力信号を供給可能であり、
前記サーキュレータは、前記帯域通過フィルタから得られる出力信号を取得可能である、構成1~17のいずれか1つに記載の電子回路。
サーキュレータをさらに備え、
前記サーキュレータは、前記帯域通過フィルタに入力信号を供給可能であり、
前記サーキュレータは、前記帯域通過フィルタから得られる出力信号を取得可能である、構成1~17のいずれか1つに記載の電子回路。
(構成19)
入力部及び出力部を含む方向性結合器をさらに備え、
前記方向性結合器は、前記入力部に入力された入力信号を前記帯域通過フィルタに供給可能であり、
前記出力部は、前記帯域通過フィルタから得られる出力信号を出力可能である、構成1~17のいずれか1つに記載の電子回路。
入力部及び出力部を含む方向性結合器をさらに備え、
前記方向性結合器は、前記入力部に入力された入力信号を前記帯域通過フィルタに供給可能であり、
前記出力部は、前記帯域通過フィルタから得られる出力信号を出力可能である、構成1~17のいずれか1つに記載の電子回路。
(構成20)
構成1~19のいずれか1つに記載の電子回路と、
前記第1量子ビットの状態を制御可能な制御部と、
を備えた計算機。
構成1~19のいずれか1つに記載の電子回路と、
前記第1量子ビットの状態を制御可能な制御部と、
を備えた計算機。
実施形態によれば、特性を向上可能な電子回路及び計算機を提供できる。
以上、例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの例に限定されるものではない。例えば、電子回路または計算機に含まれる帯域通過フィルタ、フィルタ共振器、回路、量子ビット、共振器、導波路及び制御部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
各例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
本発明の実施の形態として上述した電子回路及び計算機を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての電子回路及び計算機も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10C…接続導電部材、 10L…導電層、 10M…ベース導電部材、 10a~10d…第1~第4導電層、 10f、10g…第1、第2面、 10i、10j…第1、第2絶縁層、 10s…基板、 11…第1量子ビット、 11p…共振周波数、 11w…線幅、 21…第1読み出し共振器、 21p…共振周波数、 21w…線幅、 31…第1回路、 50…帯域通過フィルタ、 50hb…高周波非通過帯域、 50lb…低周波非通過帯域、 50p…通過特性、 50pb…通過帯域、 58r…フィルタ共振器、 60…制御導電部材、 61…入力信号生成器、 61P…第1部分、 62…出力信号増幅器、 62P…第2部分、 65a、65b…導電部材、 66…第1導波路、 67…サーキュレータ、 67a~67c…第1~第3ポート、 69…方向性結合器、 69I…入力部、 69O…出力部、 70…制御部、 Δ50…帯域外抑圧量、 Δk…結合係数差、 110~113、120~123…電子回路、 210…計算機、 CF1、CF2…第1、第2構成、 Ch1…通過特性、 Dk1…規格化結合係数差、 FBW…パラメータ、 IL…挿入損失、 Int1…信号強度、 J1、J2…第1、第2ジョセフソン接合、 Ln1…長さ、 Qe、Qf…第1、第2部分結合係数、 R(1)~R(N)…第1~第Nフィルタ共振器、 R1~R3…第1~第3リップル、 RR1…リップル比、 Rp1~Rp3…大きさ、 S11…反射特性、 S21…通過特性、 SI1…入力信号、 SO1…出力信号、 Vr1…最悪値、 d(1)~d(N-1)…第1~第(N-1)距離、 ds1、ds2…第1、第2種距離、 dx…距離、 f0…中心周波数、 fr1…周波数、 k…結合係数、 ks1、ks2…第1、第2種結合係数、 kx…結合係数、 w1~w3…第1~第3通過帯、 wx…周波数幅
Claims (20)
- 複数のフィルタ共振器を含む帯域通過フィルタであって、前記複数のフィルタ共振器に含まれる隣り合う2つは、互いに結合可能である、前記帯域通過フィルタと、
少なくとも1つの第1回路であって、前記第1回路は、第1量子ビット及び第1読み出し共振器を含み、前記第1読み出し共振器は、前記第1量子ビット、及び、前記複数のフィルタ共振器の1つと結合可能である、前記少なくとも1つの第1回路と、
を備え、
前記帯域通過フィルタの通過帯域は、第1通過帯及び第2通過帯を含み、
前記第1通過帯の第1リップルの大きさは、前記第2通過帯の第2リップルの大きさの1/10以下である、電子回路。 - 前記通過帯域は、第3通過帯をさらに含み、
前記第1通過帯は、前記第2通過帯と前記第3通過帯との間にあり、
前記第1リップルの前記大きさは、前記第3通過帯の第3リップルの大きさの1/10以下である、請求項1に記載の電子回路。 - 前記第1読み出し共振器の共振周波数は、前記第1通過帯に含まれる、請求項1または2に記載の電子回路。
- 前記第1通過帯の周波数は、前記第2通過帯の周波数よりも高い、請求項3に記載の電子回路。
- 前記第1通過帯の周波数は、前記第2通過帯の周波数よりも低い、請求項3に記載の電子回路。
- 前記第1量子ビットの共振周波数は、前記帯域通過フィルタの非通過帯域に含まれる、請求項3に記載の電子回路。
- 複数のフィルタ共振器を含む帯域通過フィルタであって、前記複数のフィルタ共振器に含まれる隣り合う2つは、互いに結合可能である、前記帯域通過フィルタと、
少なくとも1つの第1回路であって、前記第1回路は、第1量子ビット及び第1読み出し共振器を含み、前記第1読み出し共振器は、前記第1量子ビット、及び、前記複数のフィルタ共振器の1つと結合可能である、前記少なくとも1つの第1回路と、
を備え、
前記複数のフィルタ共振器の数は、4以上の偶数であり、
前記帯域通過フィルタは、複数の結合係数を有し、
前記複数の結合係数の1つは、前記複数のフィルタ共振器に含まれる前記隣り合う2つの間の結合係数であり、
前記複数の結合係数の最小値と、前記複数の結合係数の最大値と、の差は、前記複数の結合係数の平均値の0.1倍以下である、電子回路。 - 前記帯域通過フィルタは、信号が入力されることが可能な第1部分をさらに含み、
前記第1部分は、複数のフィルタ共振器の1つと結合可能であり、
前記第1部分と、前記第1部分と結合可能な前記複数のフィルタ共振器の前記1つと、の間の外部Qは、第1部分外部Qeであり、
前記複数の結合係数の前記1つの結合係数は、第1値以上第2値以下であり、
前記第1値は、(2×10-7)×Qe4-(2×10-5)×Qe3+0.0009×Qe2-0.0211×Qe+0.2361であり、
前記第2値は、0.0003×Qe2-0.014×Qe+0.2216である、請求項7に記載の電子回路。 - 前記帯域通過フィルタは、前記信号を出力することが可能な第2部分をさらに含み、
前記第2部分は、複数のフィルタ共振器の別の1つと結合可能であり、
前記第2部分と、前記第2部分と結合可能な前記複数のフィルタ共振器の前記別の1つと、の間の外部Qは、第2部分外部Qfであり、
前記複数の結合係数の前記1つの前記結合係数は、第3値以上第4値以下であり、
前記第3値は、(2×10-7)×Qf4-(2×10-5)×Qf3+0.0009×Qf2-0.0211×Qf+0.2361であり、
前記第4値は、0.0003×Qf2-0.014×Qf+0.2216である、請求項8に記載の電子回路。 - 前記帯域通過フィルタは、複数の距離を有し、
前記複数の距離の1つは、前記複数のフィルタ共振器に含まれる前記隣り合う2つの間の距離であり、
前記複数の距離の最小値と、前記複数の距離の最大値と、の差は、前記複数の距離の平均値の0.1倍以下である、請求項7~9のいずれか1つに記載の電子回路。 - 複数のフィルタ共振器を含む帯域通過フィルタであって、前記複数のフィルタ共振器に含まれる隣り合う2つは、互いに結合可能である、前記帯域通過フィルタと、
少なくとも1つの第1回路であって、前記第1回路は、第1量子ビット及び第1読み出し共振器を含み、前記第1読み出し共振器は、前記第1量子ビット、及び、前記複数のフィルタ共振器の1つと結合可能である、前記少なくとも1つの第1回路と、
を備え、
前記複数のフィルタ共振器は、第1フィルタ共振器~第Nフィルタ共振器を含み、前記Nは、(2n+1)であり、前記nは、2以上の整数であり、
前記複数のフィルタ共振器は、第(n-1)共振器、第n共振器、第(n+1)共振器、第(n+2)共振器、及び、第(n+3)共振器を含み、
第(n-1)共振器と第n共振器との間の結合係数は、第(n-1)結合係数であり、
第n共振器と第(n+1)共振器との間の結合係数は、第n結合係数であり、
第(n+1)共振器と第(n+2)共振器との間の結合係数は、第(n+1)結合係数であり、
第(n+2)共振器と第(n+3)共振器との間の結合係数は、第(n+2)結合係数であり、
前記第n結合係数は、前記第(n-1)結合係数の0.7倍以上0.9倍未満であり、前記第(n+2)結合係数の0.7倍以上0.9未満であり、
前記第(n+1)結合係数は、前記第(n-1)結合係数の0.7倍以上0.9未満であり、前記第(n+2)結合係数の0.7倍以上0.9未満である、電子回路。 - 前記nは3以上であり、
前記帯域通過フィルタは、複数の第1種結合係数と、複数の第2種結合係数と、を有し、
前記複数の第1種結合係数の1つは、第1フィルタ共振器~第nフィルタ共振器に含まれる隣り合う2つの結合係数であり、
前記複数の第1種結合係数の最小値と、前記複数の第1種結合係数の最大値と、の差は、前記複数の第1種結合係数の平均値の0.1倍以下であり、
前記複数の第2種結合係数の1つは、第(n+2)フィルタ共振器~第(2n+1)フィルタ共振器に含まれる隣り合う2つの結合係数であり、
前記複数の第2種結合係数の最小値と、前記複数の第2種結合係数の最大値と、の差は、前記複数の第2種結合係数の平均値の0.1倍以下である、請求項11に記載の電子回路。 - 前記帯域通過フィルタは、信号が入力されることが可能な第1部分をさらに含み、
前記第1部分は、複数のフィルタ共振器の1つと結合可能であり、
前記第1部分と、前記第1部分と結合可能な前記複数のフィルタ共振器の前記1つと、の間の外部Qは、第1部分外部Qeであり、
前記複数の第1種結合係数及び前記複数の第2種結合係数は、第1値以上第2値以下であり、
前記第1値は、(2×10-7)×Qe4-(2×10-5)×Qe3+0.0009×Qe2-0.0211×Qe+0.2361であり、
前記第2値は、0.0003×Qe2-0.014×Qe+0.2216である、請求項12に記載の電子回路。 - 前記帯域通過フィルタは、前記信号が出力されることが可能な第2部分をさらに含み、
前記第2部分は、複数のフィルタ共振器の別の1つと結合可能であり、
前記第2部分と、前記第2部分と結合可能な前記複数のフィルタ共振器の前記別の1つと、の間の外部Qは、第2部分外部Qfであり、
前記複数の第1種結合係数及び前記複数の第2種結合係数は、第3値以上第4値以下であり、
前記第3値は、(2×10-7)×Qf4-(2×10-5)×Qf3+0.0009×Qf2-0.0211×Qf+0.2361であり、
前記第4値は、0.0003×Qf2-0.014×Qf+0.2216である、請求項13に記載の電子回路。 - 前記帯域通過フィルタは、複数の第1種距離及び複数の第2種距離を有し、
前記複数の第1種距離の1つは、前記第1フィルタ共振器~第nフィルタ共振器に含まれる隣り合う2つの間の距離であり、
前記複数の第1種距離の最小値と、前記複数の第1種距離の最大値と、の差は、前記複数の第1種距離の平均値の0.1倍以下であり、
前記複数の第2種距離の1つは、前記第(n+2)フィルタ共振器~第(2n+1)フィルタ共振器に含まれる隣り合う2つの間の距離であり、
前記複数の第2種距離の最小値と、前記複数の第2種距離の最大値と、の差は、前記複数の第2種距離の平均値の0.1倍以下である、請求項11~14のいずれか1つに記載の電子回路。 - 複数のフィルタ共振器の互いに隣でない2つが結合可能である、請求項1、2、7、8、9、11、12、13、14のいずれか1つに記載の電子回路。
- 前記帯域通過フィルタは、第1導波路をさらに含み、
前記第1導波路の端部は、前記複数のフィルタ共振器の互いに隣でない2つの一方と結合可能であり、
前記第1導波路の他端部は、前記複数のフィルタ共振器の互いに隣でない前記2つの他方と結合可能である、請求項1、2、7、8、9、11、12、13、14のいずれか1つに記載の電子回路。 - サーキュレータをさらに備え、
前記サーキュレータは、前記帯域通過フィルタに入力信号を供給可能であり、
前記サーキュレータは、前記帯域通過フィルタから得られる出力信号を取得可能である、請求項1、2、7、8、9、11、12、13、14のいずれか1つに記載の電子回路。 - 入力部及び出力部を含む方向性結合器をさらに備え、
前記方向性結合器は、前記入力部に入力された入力信号を前記帯域通過フィルタに供給可能であり、
前記出力部は、前記帯域通過フィルタから得られる出力信号を出力可能である、請求項1、2、7、8、9、11、12、13、14のいずれか1つに記載の電子回路。 - 請求項1、2、7、8、9、11、12、13、14のいずれか1つに記載の電子回路と、
前記第1量子ビットの状態を制御可能な制御部と、
を備えた計算機。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022114306A JP2024011944A (ja) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | 電子回路及び計算機 |
US18/168,997 US20240022235A1 (en) | 2022-07-15 | 2023-02-14 | Electronic circuit and calculator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022114306A JP2024011944A (ja) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | 電子回路及び計算機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024011944A true JP2024011944A (ja) | 2024-01-25 |
JP2024011944A5 JP2024011944A5 (ja) | 2024-10-15 |
Family
ID=89509355
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022114306A Pending JP2024011944A (ja) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | 電子回路及び計算機 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240022235A1 (ja) |
JP (1) | JP2024011944A (ja) |
-
2022
- 2022-07-15 JP JP2022114306A patent/JP2024011944A/ja active Pending
-
2023
- 2023-02-14 US US18/168,997 patent/US20240022235A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20240022235A1 (en) | 2024-01-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100673328B1 (ko) | 필터 | |
DE19941311C1 (de) | Bandfilter | |
US8106721B2 (en) | Multilayer complementary-conducting-strip transmission line structure with plural interlaced signal lines and mesh ground planes | |
EP3871290B1 (en) | Coiled coupled-line hybrid coupler | |
US5153171A (en) | Superconducting variable phase shifter using squid's to effect phase shift | |
JP2007281601A (ja) | フィルタ回路及びフィルタ回路の特性調整方法 | |
JP2024011944A (ja) | 電子回路及び計算機 | |
WO2023174307A1 (zh) | 量子芯片、量子芯片的制备方法、版图结构和量子计算机 | |
US6903632B2 (en) | Band pass filter | |
CN219288081U (zh) | 一种超导电路和量子芯片 | |
SE511343C2 (sv) | Anordning och förfarande avseende mikrovågsanordningar | |
CN115496221B (zh) | 一种耦合结构及量子芯片 | |
CN111755787A (zh) | 一种高性能多模双宽带滤波器 | |
US20220271212A1 (en) | Multi-mode resonator and quantum computing element including the same | |
JP5094524B2 (ja) | 高周波結合線路および高周波フィルタ | |
US11637354B2 (en) | Method and system of fabricating and tuning surface integrated waveguide filter | |
JP2024011943A (ja) | 電子回路及び計算機 | |
KR20060041614A (ko) | 필터 | |
JP5417450B2 (ja) | 高周波フィルタ | |
JPH05267908A (ja) | 高周波フィルタ | |
JP2004349966A (ja) | 超伝導フィルタ | |
KR100313893B1 (ko) | 협대역 초전도 대역 통과 필터 | |
JP4769830B2 (ja) | デュアルモードフィルタ及びチューニング方法 | |
US20240275012A1 (en) | Resonator and frequency-tunable resonator | |
WO1999018630A9 (en) | Slot line band pass filter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20230616 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240905 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20241004 |