JP5062659B2 - 量子ビット素子用読み出し方法、及びそれを適用した量子ビット素子用読み出し回路 - Google Patents
量子ビット素子用読み出し方法、及びそれを適用した量子ビット素子用読み出し回路 Download PDFInfo
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Description
102,202,302,502,602 超伝導磁束量子干渉素子(SQUID)
103,603,703 超伝導LC共振回路
104,204,304,604,704 マイクロ波伝送線路
105,205,305,605,705 入力キャパシタ
106,206 入出力分離回路
107,207,307 マイクロ波パルス源
108,208,308 位相検出回路
203 1/4波長超伝導コプレーナ共振回路
203a,303a 本体導体部
203b,303b グランドパターン部
303 1/2波長超伝導コプレーナ共振回路
309 出力キャパシタ
401 超伝導ループ
402 ジョセフソン接合
506 電流端子
507 電圧端子
Claims (15)
- 量子ビット素子に磁気的に結合された非線形共振回路に接続されたマイクロ波伝送線路を通してマイクロ波パルス源からマイクロ波入力信号を供給し、該量子ビット素子を量子化磁束の1/2でバイアスされるようにスイッチング駆動したときに該非線形共振回路から該マイクロ波伝送線路を通して得られるマイクロ波出力信号を検出して読み出しを行う際、該マイクロ波パルス源から該マイクロ波入力信号として該非線形共振回路の共振周波数付近の周波数を持つものを供給し、該マイクロ波出力信号として該非線形共振回路から該マイクロ波伝送線路を通して得られる該量子ビット素子の該スイッチング駆動時に誘起される双安定状態間のスイッチングの波形を検出することにより、該量子ビット素子のエネルギー固有状態への射影測定として量子ビットの読み出しを行うことを特徴とする量子ビット素子用読み出し方法。
- 請求項1記載の量子ビット素子用読み出し方法において、前記量子ビット素子を超伝導磁束量子干渉素子により磁気的に結合される超伝導磁束量子ビット素子とし、前記非線形共振回路を前記超伝導磁束量子干渉素子に相互インダクタンスとして接続される超伝導非線形共振回路としたことを特徴とする超伝導磁束量子ビット素子用読み出し方法。
- 請求項2記載の超伝導磁束量子ビット素子用読み出し方法において、前記超伝導磁束量子干渉素子は、接地接続されて前記超伝導磁束量子ビット素子の生成する磁束により実効インダクタンスが変化するものであり、前記超伝導非線形共振回路は、前記超伝導磁束量子干渉素子を埋め込むように直列接続されると共に、接地接続されたキャパシタと該キャパシタに接続されたコイルとから成る超伝導LC共振回路であり、前記超伝導LC共振回路における前記キャパシタ及び前記コイルの間に入力キャパシタを介在させて前記マイクロ波伝送線路を接続した条件下にあって、該マイクロ波伝送線路から得られる前記マイクロ波出力信号の波形として、位相又は振幅の変化を検出することを特徴とする超伝導磁束量子ビット素子用読み出し方法。
- 請求項2記載の超伝導磁束量子ビット素子用読み出し方法において、前記超伝導磁束量子干渉素子は、接地接続されて前記超伝導磁束量子ビット素子の生成する磁束により実効インダクタンスが変化するものであり、前記超伝導非線形共振回路は、前記超伝導磁束量子干渉素子に対して本体導電部を接続配置すると共に、該超伝導磁束量子干渉素子及び該本体導電部の周囲を囲うように接地接続されて配置されたグランドパターン部の局部に該超伝導磁束量子干渉素子を接続して成る1/4波長分布定数型共振回路とし、前記1/4波長分布定数型共振回路の前記本体導電部に対して直線状に入力キャパシタを接近配置させると共に、該入力キャパシタに前記マイクロ波伝送線路を接続した条件下にあって、該マイクロ波伝送線路から得られる前記マイクロ波出力信号の波形として、位相又は振幅の変化を検出することを特徴とする超伝導磁束量子ビット素子用読み出し方法。
- 請求項3又は4記載の超伝導磁束量子ビット素子用読み出し方法において、前記マイクロ波出力信号は、前記マイクロ波入力信号が前記超伝導磁束量子ビット素子で反射されて得られる反射波であり、マイクロ波パルス源から前記入力キャパシタ側の前記マイクロ波伝送線路を通して前記マイクロ波入力信号を供給する入力時、並びに該マイクロ波伝送線路に前記マイクロ波出力信号が伝送される出力時に該マイクロ波入力信号と該マイクロ波出力信号とを分離伝送すると共に、該分離伝送された該マイクロ波出力信号を検出することを特徴とする超伝導磁束量子ビット素子用読み出し方法。
- 請求項2記載の超伝導磁束量子ビット素子用読み出し方法において、前記超伝導磁束量子干渉素子は、前記超伝導磁束量子ビット素子の生成する磁束により実効インダクタンスが変化するものであり、前記超伝導非線形共振回路は、前記超伝導磁束量子干渉素子を一対の本体導電部間に直線状に接続配置すると共に、該超伝導磁束量子干渉素子及び該一対の本体導電部の周囲をそれぞれ接地接続されて並設された一対のグランドパターン部により挟んで囲うように配置して成る1/2波長分布定数型共振回路とし、前記1/2波長分布定数型共振回路における前記一対の本体導電部の外方両端側に対して入力キャパシタ,出力キャパシタを直線状に接近配置すると共に、該入力キャパシタ,該出力キャパシタにそれぞれ前記マイクロ波伝送線路を接続した条件下にあって、該出力キャパシタ側の該マイクロ波伝送線路から得られる前記マイクロ波出力信号の波形として、位相又は振幅の変化を検出することを特徴とする超伝導磁束量子ビット素子用読み出し方法。
- 請求項6記載の超伝導磁束量子ビット素子用読み出し方法において、前記マイクロ波出力信号は、前記マイクロ波入力信号が前記超伝導磁束量子ビット素子を透過して得られる透過波であり、マイクロ波パルス源から前記入力キャパシタ側の前記マイクロ波伝送線路を通して前記マイクロ波入力信号を供給すると共に、前記出力キャパシタ側の該マイクロ波伝送線路に伝送される前記マイクロ波出力信号を検出することを特徴とする超伝導磁束量子ビット素子用読み出し方法。
- 量子化磁束の1/2でバイアスされてスイッチング駆動する量子ビット素子と、前記量子ビット素子に磁気的に結合された非線形共振回路と、前記非線形共振回路に接続されてマイクロ波入力信号を前記量子ビット素子へと伝送するためのマイクロ波伝送線路と、前記マイクロ波入力信号を供給するためのマイクロ波パルス源と、前記マイクロ波パルス源から前記マイクロ波入力信号を前記マイクロ波伝送線路を通して供給したときの前記量子ビット素子の前記スイッチング駆動時に前記非線形共振回路から該マイクロ波伝送線路を通して得られるマイクロ波出力信号を検出して読み出しを行う信号検出回路とを備えた量子ビット素子用読み出し回路において、前記マイクロ波パルス源では、前記マイクロ波入力信号として前記非線形共振回路の共振周波数付近の周波数を持つものを供給し、前記非線形共振回路では、前記マイクロ波出力信号として前記量子ビット素子における前記スイッチング駆動時に誘起される双安定状態間のスイッチングの波形を出力し、前記信号検出回路では、前記非線形共振回路から前記マイクロ波伝送線路を通して得られる前記マイクロ波出力信号を前記量子ビット素子のエネルギー固有状態への射影測定として検出して量子ビットの読み出しを行うことを特徴とする量子ビット素子用読み出し回路。
- 請求項8記載の量子ビット素子用読み出し回路において、前記量子ビット素子は、超伝導磁束量子干渉素子により磁気的に結合される超伝導磁束量子ビット素子であり、前記非線形共振回路は、前記超伝導磁束量子干渉素子に相互インダクタンスとして接続される超伝導非線形共振回路であることを特徴とする超伝導磁束量子ビット素子用読み出し回路。
- 請求項9記載の超伝導磁束量子ビット素子用読み出し回路において、前記超伝導磁束量子干渉素子は、接地接続されて前記超伝導磁束量子ビット素子の生成する磁束により実効インダクタンスが変化するものであり、前記超伝導非線形共振回路は、前記超伝導磁束量子干渉素子を埋め込むように直列接続されると共に、接地接続されたキャパシタと該キャパシタに接続されたコイルとから成る超伝導LC共振回路であり、前記超伝導LC共振回路における前記キャパシタ及び前記コイルの間には入力キャパシタを介在配置させて前記マイクロ波伝送線路が接続され、前記信号検出回路では、前記マイクロ波伝送線路から得られる前記マイクロ波出力信号の波形として、位相又は振幅の変化を検出することを特徴とする超伝導磁束量子ビット素子用読み出し回路。
- 請求項9記載の超伝導磁束量子ビット素子用読み出し回路において、前記超伝導磁束量子干渉素子は、接地接続されて前記超伝導磁束量子ビット素子の生成する磁束により実効インダクタンスが変化するものであり、前記超伝導非線形共振回路は、前記超伝導磁束量子干渉素子に対して接続された本体導電部と、前記超伝導磁束量子干渉素子及び前記本体導電部の周囲を囲うように接地接続されて配置されると共に、局部に該超伝導磁束量子干渉素子が接続されたグランドパターン部とから成る1/4波長分布定数型共振回路であり、前記1/4波長分布定数型共振回路の前記本体導電部に対して直線状に接近配置された入力キャパシタに前記マイクロ波伝送線路が接続され、前記信号検出回路では、前記マイクロ波伝送線路から得られる前記マイクロ波出力信号の波形として、位相又は振幅の変化を検出することを特徴とする超伝導磁束量子ビット素子用読み出し回路。
- 請求項10又は11記載の超伝導磁束量子ビット素子用読み出し回路において、前記マイクロ波パルス源から前記入力キャパシタ側の前記マイクロ波伝送線路を通して前記マイクロ波入力信号を供給する入力時、並びに該マイクロ波伝送線路に前記マイクロ波出力信号が伝送される出力時に該マイクロ波入力信号と該マイクロ波出力信号とを分離伝送する入出力分離回路を備え、前記信号検出回路では、前記入出力分離回路で分離伝送された前記マイクロ波出力信号として、前記マイクロ波入力信号が前記超伝導磁束量子ビット素子で反射されて得られる反射波を検出することを特徴とする超伝導磁束量子ビット素子用読み出し回路。
- 請求項9記載の超伝導磁束量子ビット素子用読み出し回路において、前記超伝導磁束量子干渉素子は、前記超伝導磁束量子ビット素子の生成する磁束により実効インダクタンスが変化するものであり、前記超伝導非線形共振回路は、前記超伝導磁束量子干渉素子を挟むように直線状に接続配置された一対の本体導電部と、前記超伝導磁束量子干渉素子及び前記一対の本体導電部の周囲を挟んで囲うように配置されると共に、それぞれ接地接続されて並設された一対のグランドパターン部とから成る1/2波長分布定数型共振回路であり、前記1/2波長分布定数型共振回路における前記一対の本体導電部の外方両端側に対して直線状に接近配置された入力キャパシタ,出力キャパシタにそれぞれ前記マイクロ波伝送線路が接続され、前記信号検出回路では、前記出力キャパシタ側の前記マイクロ波伝送線路から得られる前記マイクロ波出力信号の波形として、位相又は振幅の変化を検出することを特徴とする超伝導磁束量子ビット素子用読み出し回路。
- 請求項12記載の超伝導磁束量子ビット素子用読み出し回路において、前記マイクロ波パルス源では、前記入力キャパシタ側の前記マイクロ波伝送線路を通して前記マイクロ波入力信号を供給し、前記信号検出回路では、前記出力キャパシタ側の前記マイクロ波伝送線路に伝送される前記マイクロ波出力信号として、前記マイクロ波入力信号が前記超伝導磁束量子ビット素子を透過して得られる透過波を検出することを特徴とする超伝導磁束量子ビット素子用読み出し回路。
- 請求項8記載の量子ビット素子用読み出し回路又は請求項9〜14の何れか一つに記載の超伝導磁束量子ビット素子用読み出し回路を備えたことを特徴とする量子演算回路。
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