JP5584691B2 - 磁場測定用のシステム、方法および装置 - Google Patents
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Description
本出願は、35U.S.C.119(e)下において2008年10月9日出願の米国仮特許出願第61/104,179号(“Systems, Methods and Apparatus for Measuring Magnetic Fields”)および2008年12月22日出願の米国仮特許出願第61/139,983号(“Systems, Methods and Apparatus for Measuring Magnetic Fields”)の利益を主張し、これら双方の全体を本願明細書に援用する。
多くの異なるハードウェア手法およびソフトウェア手法が量子コンピュータでの使用に検討されている。あるハードウェア手法では、アルミニウムおよび/またはニオビウムなどの超伝導体で形成された集積回路を用いて、超伝導量子ビットを画成する。超伝導量子ビットは、情報を符号化するのに使用される物理的特性に依存して、いくつかのカテゴリーに分類できる。例えば、超伝導量子ビットを電荷素子、磁束素子および位相素子に分類し得る。電荷素子は、素子の電荷状態で情報を記憶しかつ処理する;磁束素子は、素子のある部分を通る、磁束に関連する変化量で情報を記憶しかつ処理する;および位相素子は、超伝導層における位相素子の2つの領域間の差に関する変化量で情報を記憶しかつ処理する。
コンピュータプロセッサは、アナログプロセッサ、例えば超伝導量子プロセッサなどの量子プロセッサの形態とし得る。超伝導量子プロセッサは、いくつもの量子ビットおよび関連の局所的バイアス素子、例えば2つ以上の超伝導量子ビットをを含み得る。本システム、方法および装置と併せて使用され得る例示的な量子プロセッサのさらなる詳細および実施形態は米国特許第7,533,068号、米国特許出願公開第2008−0176750号、米国特許出願公開第2009−0121215号、およびPCT特許出願公開第PCT/US2009/037984号に記載されている。
コンピュータプロセッサは、従来の量子プロセッサではない可能性がある超伝導プロセッサの形態をとり得る。例えば、超伝導プロセッサの一部の実施形態は、量子トンネル現象、重ね合わせ、およびもつれなどの量子効果に基づいて動作するのではなく、むしろ、異なる原理、例えば古典的なコンピュータプロセッサの動作を支配する原理などを重視して動作し得る。しかしながら、そのような超伝導プロセッサを実装することに依然としてある種の利点が存在し得る。それら固有の物理的性質のために、超伝導プロセッサは概して、非超伝導プロセッサよりもスイッチング速度を高速に、かつ計算時間を短くすることが可能であり、それゆえ超伝導プロセッサでのある種の問題を解決するのに、より現実的とし得る。
従来技術によれば、超伝導体は一般的に、問題となる特定の材料の特徴である臨界温度未満に冷却される場合にのみ、超伝導体としての機能を果たし得る。このため、当業者には、超伝導プロセッサを実装するコンピュータシステムは、システムに超伝導体を冷却するための冷却システムを暗に含み得ることを理解されたい。そのような冷却システムのためのシステムおよび方法は当該技術分野では周知である。希釈冷凍機は、超伝導体として機能し得る温度への超伝導体の冷却で一般に実施される冷却システムの一例である。一般的な方法では、希釈冷凍機での冷却プロセスには、ヘリウムの少なくとも2つのアイソトープ(ヘリウム−3およびヘリウム−4など)の混合物を使用し得る。典型的な希釈冷凍機の動作の全詳細は、F. Pobell, Matter and Methods at Low Temperatures, Springer-Verlag Second Edition, 1996, pp. 120-156に見出され得る。しかしながら、当業者には、本システム、方法および装置は希釈冷凍機を伴う応用に限定されず、任意のタイプの冷却システムを使用して適用され得ることを理解されたい。
式中、nは各アームにおける接合数である。50個のアーム(すなわち、M=50)およびアーム毎に2つの接合(すなわち、n=2)を有する修正SQIFには、必然的に、歩留まりの見込み
を達成するために、約0.03(すなわち100分の3)の接合の短絡となる機能不全の見込みを伴うのみである。接合の短絡となる機能不全の見込み0.03は、接合の短絡となる機能不全の見込み0.001よりも超伝導製造施設において遥かに容易に達成可能である。それゆえ、各アームにおいて直列に接続された複数の接合のある修正SQIFは、各アームにおいて単一の接合のみを有するSQIFよりも遥かに生じやすいであろう。当業者には、パラメータM=50およびn=2は、本願明細書において一例を提供するためにのみ使用することを理解されたい。修正SQIFは、各アームに直列に接続された任意の数の接合n>1を有する任意の数のアームMを含み得る。
Claims (7)
- システムを取り囲む局所環境に合わせて調整された補償磁場を確立する方法であって、
前記システムを冷却するステップであって、前記システムが少なくとも1つの超伝導量子干渉素子(「SQUID」)を含み、かつ前記システムの冷却が、前記システムを前記少なくとも1つのSQUIDの臨界温度未満に冷却することを含むステップ;
前記少なくとも1つのSQUIDを使用して前記局所環境において磁場を測定するステップ;
前記局所環境の周囲に少なくとも部分的に巻き付けられている少なくとも1つの補償コイルに電流を供給するステップであって、前記電流が補償磁場を生成するステップ;
前記少なくとも1つのSQUIDを使用して前記局所環境において前記補償磁場の効果を測定するステップ;
制御可能なヒータを起動することによって、前記システムにおける少なくとも1つの超伝導構成部品の臨界温度超に前記システムの一部分を局所的に加熱し、それにより、前記システム内の前記少なくとも1つの超伝導構成部品によってトラップされた磁束を解放するステップ;
前記システムを再冷却するステップ;
前記少なくとも1つの補償コイルを流れる前記電流を調整することによって前記補償磁場を調整するステップ;および
前記少なくとも1つのSQUIDを使用して前記補償磁場の調整の効果を測定するステップ
を含む方法。 - 前記少なくとも1つの補償コイルを流れる前記電流を調整することが、コンピュータ化されたシステムを動作させて、前記少なくとも1つの補償コイルを流れる前記電流を調整することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのSQUIDを使用して前記補償磁場の調整の効果を測定するステップが、前記コンピュータ化されたシステムを介して前記少なくとも1つのSQUIDを使用してなされた前記測定の読み出しを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記システムの一部分を局所的に加熱することが、局所的な制御可能なヒータを起動させることを含む、請求項1に記載の方法。
- さらに、
前記補償磁場の調整の所望の効果が得られるまで前記局所的な加熱、再冷却、調整、および測定を必要に応じて繰り返すこと
を含む、請求項1に記載の方法。 - さらに、
少なくとも部分的に前記局所環境を取り囲む中空超伝導チューブの臨界温度未満に前記システムをさらに冷却して、前記超伝導チューブが、前記調整された補償磁場をトラップするようにすること
を含む、請求項5に記載の方法。 - さらに、
前記少なくとも1つの補償コイルを流れる前記電流を停止すること
含む、請求項6に記載の方法。
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