JP7388800B2

JP7388800B2 - 境界要素法を使用した超伝導量子ビットの表面関与解析

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Publication number: JP7388800B2
Application number: JP2020558563A
Authority: JP
Inventors: ソルグン、フィラット
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2019-06-05
Publication date: 2023-11-29
Anticipated expiration: 2039-06-05
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Description

本開示は、超伝導量子ビットの表面関与解析（surface participation analysis）に関連しており、より詳細には、境界要素法を使用した超伝導量子ビットの自律的表面関与解析に関連している。

超伝導量子ビット（quantum bits）（「量子ビット（qubits）」）に影響を与え、それらのコヒーレンスを制限する主要なエネルギー損失メカニズムの１つは、量子ビット金属化（qubit metallization）、結晶性の高抵抗基板（例えば、シリコン）、および空気の間の界面でのアモルファス層で発生すると考えられている。この損失メカニズムは、二準位系（「ＴＬＳ：two-level systems」）の存在に起因する。ＴＬＳを説明するために提案された標準モデルは、二重井戸ポテンシャルの２つの最小エネルギー状態の間をトンネルする荷電粒子である。そのような系は、量子ビット自由度の電場に結合することができる電気双極子である。ＴＬＳは、量子ビットに影響を与える損失チャネルを作成するフォノンにも結合することがある。量子ビットの形状サイズが十分大きい場合、ＴＬＳのバス（bath）が存在するということを仮定し、損失正接および誘電率を界面層に割り当てることができる。量子ビットの存続期間に対する界面の影響を推定するには、量子ビットが励起状態にあるときに界面に存在する全エネルギーの一部が計算される、表面関与解析を実行する必要がある。

さらに、ＴＬＳを保持しているこれらのアモルファス界面で発生する損失の量を推定するために、従来技術は、損失正接をこの領域に関連付けることができるように、ＴＬＳのバスが存在するということを仮定する。次に、これらの界面に存在する量子ビット・エネルギーの一部を計算することによって、エネルギー関与解析（energy participation analysis）を実行できる。そのような解析は、量子ビット金属化の上の数ナノメートルのみの厚さの領域で、電場の計算を必要とする。

しかし、超伝導量子ビットの従来の表面関与解析では、アモルファス層の厚さと量子ビットの形状サイズとの間の長さスケールの不均衡に数値的に起因して、または量子ビット金属化の金属のエッジもしくはコーナーまたはその両方での電場の発散に起因して、あるいはその両方に起因して、少なくとも正確な表面関与解析を実行することが困難な作業になることがあるため、問題が生じる。超伝導量子ビットの表面関与解析を実行するための従来技術は、１つまたは複数の「ダミー」面に蓄えられた場または全エネルギーあるいはその両方を、前述の平面が収束を停止する点までシミュレートし、電場の一定のべき指数を仮定して、その点から量子ビット金属化面まで外挿する。そのような解析は、界面ごとのダミー面の走査を必要とするため、通常、非常に扱いにくい。

以下に、本発明の１つまたは複数の実施形態の基本的理解を可能にするための概要を示す。この概要は、主要な要素または重要な要素を特定するよう意図されておらず、いずれの特定の実施形態の範囲もいずれの特許請求の範囲も正確に説明するよう意図されていない。この概要の唯一の目的は、後で提示されるより詳細な説明の前置きとして、概念を簡略化された形態で提示することである。本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態では、境界要素法を使用して超伝導量子ビットの表面関与を自律的に解析できるシステム、コンピュータ実装方法、装置、またはコンピュータ・プログラム製品、あるいはその組合せが説明される。

一実施形態によれば、システムが提供される。このシステムは、コンピュータ実行可能コンポーネントを格納できるメモリを備えることができる。このシステムは、メモリに動作可能なように結合され、メモリに格納されたコンピュータ実行可能コンポーネントを実行することができる、プロセッサを備えることもできる。これらのコンピュータ実行可能コンポーネントは、プロセッサに動作可能なように結合され、導体と誘電体の間の界面および誘電体間の界面を複数のパネルに離散化することによって超伝導量子ビットの表面関与を解析できる、シミュレーション・コンポーネントを含むことができる。そのようなシステムの利点は、導体と誘電体の間の界面または誘電体間の界面あるいはその両方に関連付けられたさまざまなパラメータ（例えば、蓄えられたエネルギー、電荷密度、または電場、あるいはその組合せ）を、（例えば、電場または電荷密度あるいはその両方の発散の影響を受ける超伝導量子ビットの１つまたは複数の領域内の電場の一定のべき指数を仮定することなどの）従来の外挿を使用せずに、計算できるということであり、それによって、計算要件を減らすか、または解析の精度を向上させるか、あるいはその両方を行う。

一部の例では、このシステムは、プロセッサに動作可能なように結合され、複数のパネルから導体パネルのメッシュ上に誘起された電荷に基づいて、導体と誘電体の間の界面に含まれるアモルファス層に蓄えられたエネルギーの量を決定できる、導体解析コンポーネントをさらに備えることができる。そのようなシステムの利点は、超伝導量子ビットの導体のエッジまたはコーナーあるいはその両方で、電場のように電荷密度が発散するが、メッシュの各導体パネル上の全電荷が収束量になることができるということである。

さらに、一部の例では、このシステムは、プロセッサに動作可能なように結合され、複数のパネルからパネルのメッシュ上に誘起された第２の電荷、および超伝導量子ビットの量子ビット・パッド（qubit pad）の側面上の電場に基づいて、誘電体間の界面に含まれる第２のアモルファス層に蓄えられたエネルギーの第２の量を計算できる、誘電体解析コンポーネントを有利に備えることもできる。そのようなシステムの利点は、表面関与解析が、超伝導量子ビットの結晶基板または隣接する空気あるいはその両方の間などの誘電体間の界面で、電荷密度または電場あるいはその両方の正確な計算を含むことができるということである。

一実施形態によれば、コンピュータ実装方法が提供される。このコンピュータ実装方法は、プロセッサに動作可能なように結合されたシステムによって、導体と誘電体の間の界面および誘電体間の界面を複数のパネルに離散化することによって超伝導量子ビットの表面関与を解析することを含むことができる。そのようなコンピュータ実装方法の利点は、導体と誘電体の間の界面または誘電体間の界面あるいはその両方に関連付けられたさまざまなパラメータ（例えば、蓄えられたエネルギー、電荷密度、または電場、あるいはその組合せ）を、（例えば、電場または電荷密度あるいはその両方の発散の影響を受ける超伝導量子ビットの１つまたは複数の領域内の電場の一定のべき指数を仮定することなどの）従来の外挿を使用せずに、計算できるということであり、それによって、計算要件を減らすか、または解析の精度を向上させるか、あるいはその両方を行う。

一部の例では、コンピュータ実装方法は、システムによって、複数のパネルから導体パネルのメッシュ上に誘起された電荷に基づいて、導体と誘電体の間の界面に含まれるアモルファス層に蓄えられたエネルギーの量を決定することを含むことができる。そのようなコンピュータ実装方法の利点は、超伝導量子ビットの導体のエッジまたはコーナーあるいはその両方で、電場のように電荷密度が発散するが、メッシュの各導体パネル上の全電荷が収束量になることができるということである。

さらに、一部の実施形態では、このコンピュータ実装方法は、システムによって、複数のパネルからパネルのメッシュ上に誘起された第２の電荷、および超伝導量子ビットの量子ビット・パッドの側面上の電場に基づいて、誘電体間の界面に含まれる第２のアモルファス層に蓄えられたエネルギーの第２の量を決定することを任意選択的に含むことができる。そのようなコンピュータ実装方法の利点は、表面関与解析が、超伝導量子ビットの結晶基板または隣接する空気あるいはその両方の間などの誘電体間の界面で、電荷密度または電場あるいはその両方の正確な計算を含むことができるということである。

一実施形態によれば、超伝導量子ビットの表面関与率（surface participation ratio）を決定できるコンピュータ・プログラム製品が提供される。このコンピュータ・プログラム製品は、プログラム命令が具現化されているコンピュータ可読ストレージ媒体を備えることができる。これらのプログラム命令は、プロセッサに、プロセッサに動作可能なように結合されたシステムによって、導体と誘電体の間の界面および誘電体間の界面を複数のパネルに離散化することによって超伝導量子ビットの表面関与を解析させるように、プロセッサによって実行可能であることができる。そのようなコンピュータ・プログラム製品の利点は、導体と誘電体の間の界面または誘電体間の界面あるいはその両方に関連付けられたさまざまなパラメータ（例えば、蓄えられたエネルギー、電荷密度、または電場、あるいはその組合せ）を、（例えば、電場または電荷密度あるいはその両方の発散の影響を受ける超伝導量子ビットの１つまたは複数の領域内の電場の一定のべき指数を仮定することなどの）従来の外挿を使用せずに、計算できるということであり、それによって、計算要件を減らすか、または解析の精度を向上させるか、あるいはその両方を行う。

一部の例では、このコンピュータ・プログラム命令は、プロセッサに、システムによって、複数のパネルから導体パネルのメッシュ上に誘起された電荷に基づいて、導体と誘電体の間の界面に含まれるアモルファス層に蓄えられたエネルギーの量をさらに決定させることができる。導体パネルのメッシュは、超伝導量子ビットの量子ビット金属化層を特徴付けることができる。また、導体パネルのメッシュの第１の部分は、量子ビット金属化層のエッジを特徴付けることができ、量子ビット金属化層の中心領域を特徴付けることができる導体パネルのメッシュの第２の部分よりも、微細であることができる。そのようなコンピュータ・プログラム製品の利点は、超伝導量子ビットの導体のエッジまたはコーナーあるいはその両方で、電場のように電荷密度が発散するが、メッシュの各導体パネル上の全電荷が収束量になることができるということである。

さらに、一部の例では、このコンピュータ・プログラム命令は、プロセッサに、システムによって、複数のパネルからパネルのメッシュ上に誘起された第２の電荷、および超伝導量子ビットの量子ビット・パッドの側面上の電場に基づいて、誘電体間の界面に含まれる第２のアモルファス層に蓄えられたエネルギーの第２の量を計算させることもできる。アモルファス層に蓄えられたエネルギーは、導体パネルのメッシュ上に誘起された電荷の関数になる。そのようなコンピュータ実装方法の利点は、表面関与解析が、超伝導量子ビットの結晶基板または隣接する空気あるいはその両方の間などの誘電体間の界面で、電荷密度または電場あるいはその両方の正確な計算を含むことができるということである。

別の実施形態によれば、システムが提供される。このシステムは、コンピュータ実行可能コンポーネントを格納できるメモリを備えることができる。このシステムは、メモリに動作可能なように結合され、メモリに格納されたコンピュータ実行可能コンポーネントを実行することができる、プロセッサを備えることもできる。これらのコンピュータ実行可能コンポーネントは、プロセッサに動作可能なように結合され、超伝導量子ビットの導体と誘電体の間の界面および誘電体間の界面のアモルファス領域に蓄えられたエネルギーの量に基づいて、境界要素法を使用して超伝導量子ビットの表面関与を解析できる、シミュレーション・コンポーネントを含むことができる。そのようなシステムの利点は、１つまたは複数の静電気の境界要素法の解法（例えば、ＦａｓｔＣａｐなど）を利用して、境界要素法を容易にするために（例えば、シミュレーション・コンポーネントによって）生成され得るパネルのメッシュを特徴付ける１つまたは複数のパラメータ（例えば、全電荷）について解くことができるということである。

さらに、一部の例では、このシステムは、プロセッサに動作可能なように結合され、導体と誘電体の間の界面で導体パネルのメッシュ上に誘起された電荷に基づいて、導体と誘電体の間の界面でアモルファス領域に蓄えられたエネルギーの量を決定できる、導体解析コンポーネントを有利に備えることができる。また、このシステムは、プロセッサに動作可能なように結合され、誘電体間の界面でパネルのメッシュ上に誘起された第２の電荷、および超伝導量子ビットの量子ビット・パッドの側面上の電場に基づいて、誘電体間の界面のアモルファス領域に蓄えられたエネルギーの量を計算できる、誘電体解析コンポーネントを備えることができる。そのようなシステムの利点は、超伝導量子ビットの導体のエッジまたはコーナーあるいはその両方で、電場のように電荷密度が発散するが、メッシュの各導体パネル上の全電荷が収束量になることができるということである。

別の実施形態によれば、超伝導量子ビットの表面関与率を決定できるコンピュータ・プログラム製品が提供される。このコンピュータ・プログラム製品は、プログラム命令が具現化されているコンピュータ可読ストレージ媒体を備えることができる。これらのプログラム命令は、プロセッサに、プロセッサに動作可能なように結合されたシステムによって、超伝導量子ビットの導体と誘電体の間の界面および誘電体間の界面のアモルファス領域に蓄えられたエネルギーの量に基づいて、境界要素法を使用して超伝導量子ビットの表面関与を解析させるように、プロセッサによって実行可能であることができる。そのようなコンピュータ・プログラム製品の利点は、１つまたは複数の静電気の境界要素法の解法（例えば、ＦａｓｔＣａｐなど）を利用して、境界要素法を容易にするために（例えば、システムによって）生成され得るパネルのメッシュを特徴付ける１つまたは複数のパラメータ（例えば、全電荷）について解くことができるということである。

さらに、別の実施形態では、このコンピュータ・プログラム命令は、プロセッサに、システムによって、導体と誘電体の間の界面で導体パネルのメッシュ上に誘起された電荷に基づいて、導体と誘電体の間の界面でアモルファス領域に蓄えられたエネルギーの量をさらに決定させる。さらに、このコンピュータ・プログラム命令は、プロセッサに、システムによって、誘電体間の界面でパネルのメッシュ上に誘起された第２の電荷、および超伝導量子ビットの量子ビット・パッドの側面上の電場に基づいて、誘電体間の界面のアモルファス領域に蓄えられたエネルギーの量を計算させることができる。そのようなコンピュータ・プログラム製品の利点は、超伝導量子ビットの導体のエッジまたはコーナーあるいはその両方で、電場のように電荷密度が発散するが、メッシュの各導体パネル上の全電荷が収束量になることができるということである。

本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態に従って、境界要素法を使用して１つまたは複数の超伝導量子ビットの表面関与を解析できる例示的な非限定的システムのブロック図である。本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態に従って、境界要素法を使用してメッシュ化された例示的な非限定的超伝導量子ビットを示す図である。本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態に従って、超伝導量子ビットの導体と誘電体の間の界面を示す、例示的な非限定的図である。本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態に従って、アモルファス層と共に超伝導量子ビットの導体と誘電体の間の界面を示す、例示的な非限定的図である。本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態に従って、境界要素法を使用してメッシュ化された例示的な非限定的超伝導量子ビットを示す図である。本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態に従って、超伝導量子ビットの誘電体間の界面を示す、例示的な非限定的図である。本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態に従って、アモルファス層と共に超伝導量子ビットの誘電体間の界面を示す、例示的な非限定的図である。本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態に従って、境界要素法を使用して１つまたは複数の超伝導量子ビットの表面関与を解析することを容易にすることができる例示的な非限定的方法のフロー図である。本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態に従って、境界要素法を使用して１つまたは複数の超伝導量子ビットの表面関与を解析することを容易にすることができる例示的な非限定的方法のフロー図である。本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態に従ってクラウド・コンピューティング環境を示す図である。本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態に従って抽象モデル・レイヤを示す図である。本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態を容易にすることができる例示的な非限定的動作環境のブロック図である。

以下の詳細な説明は、例に過ぎず、実施形態、または実施形態の適用もしくは使用、あるいはその両方を制限するよう意図されていない。さらに、先行する「背景技術」または「発明の概要」のセクション、あるいは「発明を実施するための形態」のセクションで提示された、いずれかの明示されたか、または暗示された情報によって制約されるという意図はない。

ここで、図面を参照して１つまたは複数の実施形態が説明され、図面全体を通じて、類似する参照番号が、類似する要素を参照するために使用されている。以下の説明では、説明の目的で、１つまたは複数の実施形態を十分に理解できるように、多数の特定の詳細が示されている。しかし、これらの特定の詳細がなくても、さまざまな事例において、１つまたは複数の実施形態が実践され得るということは明らかである。

１つまたは複数の超伝導量子ビットの表面関与解析を実行するための従来技術の計算手法に伴う上記の問題を前提として、境界要素法（「ＢＥＭ：boundary element method」）を使用する表面関与解析の形態でこれらの問題のうちの１つまたは複数に対する解決策を作り出すように、本開示が実装され得る。そのような表面関与解析を実装するシステム、コンピュータ実装方法、またはコンピュータ・プログラム製品、あるいはその組合せは、従来技術と比較して、計算要件の減少または精度の向上あるいはその両方の利点を有することができる。例えば、この利点は、ＢＥＭを容易にするためのパネルのメッシュの生成に起因することができ、電場または電荷密度あるいはその両方のパラメータが、前述のパラメータの超伝導量子ビットの導体のエッジまたはコーナーあるいはその両方での発散にもかかわらず、収束量として計算され得る。さらに、本明細書に記載されたさまざまな実施形態は、超伝導量子ビットの導体と誘電体の間の界面または誘電体間の界面あるいはその両方に形成された１つまたは複数のアモルファス層に蓄えられたエネルギーの量を有利に決定することができる。さらに、本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態は、超伝導量子ビットの１つまたは複数の誘電体間の界面で、電荷密度または電場あるいはその両方を、これまでにない精度で有利に決定することができる。

本発明のさまざまな実施形態は、ＢＥＭを使用して１つまたは複数の超伝導量子ビットの表面関与の効率的、効果的、および自律的（例えば、直接的な人間による誘導なしの）解析を容易にする、コンピュータ処理システム、コンピュータ実装方法、装置、またはコンピュータ・プログラム製品、あるいはその組合せを対象にすることができる。１つまたは複数の実施形態では、ＢＥＭを使用して、導体と誘電体との間、または２つの誘電体との間、あるいはその両方の２次元（「２Ｄ：two-dimensional」）界面をメッシュ化し、従来技術（全体積が体積要素にメッシュ化される有限要素法（「ＦＥＭ：finite element methods」）など）によって他の方法で達成されるよりも効率的または正確あるいはその両方である、１つまたは複数の超伝導量子ビットの表面関与の解析を提供することができる。

コンピュータ処理システム、コンピュータ実装方法、装置、またはコンピュータ・プログラム製品、あるいはその組合せは、本質的に高度に技術的であり、抽象的ではなく、人間による一連の精神的活動として実行できない問題（例えば、ＢＥＭを使用して１つまたは複数の超伝導量子ビットの表面関与を自律的に解析すること）を解決するための、ハードウェアまたはソフトウェアあるいはその両方を採用する。例えば、個人は（または複数の個人でさえ）、本明細書に記載されたさまざまな実施形態ほど迅速に、または効率的に、あるいはその両方で、膨大な量のデータの収集、維持、または解析、あるいはその組合せを容易に行うことができない。さらに、本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態は、本質的に自律的であるＡＩ技術を利用して、人間によって容易に実行できない決定または予測あるいはその両方を容易にすることができる。

図１は、本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態に従って、ＢＥＭを使用して１つまたは複数の超伝導量子ビットの表面関与解析を実行できる例示的な非限定的システム１００のブロック図を示している。本明細書に記載された他の実施形態で採用されている類似する要素の説明の繰り返しは、簡潔にするために省略されている。本発明のさまざまな実施形態におけるシステム（例えば、システム１００など）、装置、またはプロセスの態様は、１つまたは複数のマシン内で具現化された（例えば、１つまたは複数のマシンに関連付けられた１つまたは複数のコンピュータ可読媒体内で具現化された）１つまたは複数の機械実行可能コンポーネントを構成することができる。そのようなコンポーネントは、１つまたは複数のマシン（例えば、コンピュータ、コンピューティング・デバイス、仮想マシンなど）によって実行された場合に、マシンに、説明された動作を実行させることができる。

図１に示されているように、システム１００は、１つもしくは複数のサーバ１０２、１つもしくは複数のネットワーク１０４、または１つもしくは複数の入力デバイス１０６、あるいはその組合せを備えることができる。サーバ１０２は、シミュレーション・コンポーネント１０８を備えることができる。シミュレーション・コンポーネント１０８は、受信コンポーネント１１０、導体解析コンポーネント１１２、または誘電体解析コンポーネント１１４、あるいはその組合せをさらに備えることができる。また、サーバ１０２は、少なくとも１つのメモリ１１６を備え得るか、または他の方法で少なくとも１つのメモリ１１６に関連付けられ得る。サーバ１０２は、シミュレーション・コンポーネント１０８および関連するコンポーネント、メモリ１１６、またはプロセッサ１２０、あるいはその組合せなどの、ただしこれらに限定されない、さまざまなコンポーネントに結合することができる、システム・バス１１８をさらに備えることができる。図１ではサーバ１０２が示されているが、他の実施形態では、さまざまな種類の複数のデバイスが、図１に示されている特徴に関連付けられるか、または図１に示されている特徴を備えることができる。さらに、サーバ１０２は、１つまたは複数のネットワーク１０４を介して、クラウド・コンピューティング環境と通信することができる。

１つまたは複数のネットワーク１０４は、セルラー・ネットワーク、広域ネットワーク（ＷＡＮ：wide area network）（例えば、インターネット）またはローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ：local area network）を含むが、これらに限定されない、有線ネットワークおよび無線ネットワークを含むことができる。例えば、サーバ１０２は、例えばセルラー方式、ＷＡＮ、ワイヤレス・フィディリティ（Ｗｉ－Ｆｉ：wireless fidelity）、Ｗｉ－Ｍａｘ、ＷＬＡＮ、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ技術、あるいはその組合せなどを含むが、これらに限定されない、実質的に任意の望ましい有線技術または無線技術を使用して、１つまたは複数の入力デバイス１０６と（およびその逆方向に）通信することができる。さらに、示されている本発明の実施形態では、シミュレーション・コンポーネント１０８を１つまたは複数のサーバ１０２上に設けることができるが、システム１００のアーキテクチャがそのように制限されないということが理解されるべきである。例えば、シミュレーション・コンポーネント１０８またはシミュレーション・コンポーネント１０８の１つまたは複数のコンポーネントは、別のサーバ・デバイス、クライアント・デバイスなどの別のコンピュータ・デバイスに存在することができる。

１つまたは複数の入力デバイス１０６は、パーソナル・コンピュータ、デスクトップ・コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、携帯電話（例えば、スマートフォン）、（例えば、プロセッサを備えている）コンピュータ化されたタブレット、スマート・ウォッチ、キーボード、タッチ・スクリーン、またはマウス、あるいはその組合せなどを含むことができるが、これらに限定されない、１つまたは複数のコンピュータ化されたデバイスを含むことができる。システム１００のユーザは、１つまたは複数の入力デバイス１０６を利用して、データをシステム１００に入力することができ、それによって、（例えば、直接接続によって、または１つもしくは複数のネットワーク１０４を介して、あるいはその両方によって）前述のデータをサーバ１０２と共有する。例えば、１つまたは複数の入力デバイス１０６は、（例えば、直接接続を介して、または１つまたは複数のネットワーク１０４を介して、あるいはその両方によって）データを受信コンポーネント１１０に送信することができる。さらに、１つまたは複数の入力デバイス１０６は、システム１００によって生成された１つまたは複数の出力をユーザに提示できる１つまたは複数のディスプレイを備えることができる。例えば、１つまたは複数のディスプレイは、陰極管ディスプレイ（「ＣＲＴ」）、発光ダイオード・ディスプレイ（「ＬＥＤ：light-emitting diode display」）、電界発光ディスプレイ（「ＥＬＤ：electroluminescent display」）、プラズマ・ディスプレイ・パネル（「ＰＤＰ：plasma display panel」）、液晶ディスプレイ（「ＬＣＤ：liquidcrystal display」）、または有機発光ダイオード・ディスプレイ（「ＯＬＥＤ：organic light-emitting diode display」）、あるいはその組合せなどを含むことができるが、これらに限定されない。

１つまたは複数の実施形態では、シミュレーション・コンポーネント１０８は、ＢＥＭを使用して（例えば、１つまたは複数の生成されたシミュレーションによって）１つまたは複数の超伝導量子ビットの表面関与を解析することができる。受信コンポーネント１１０は、１つまたは複数の入力デバイス１０６を介してシステム１００のユーザによって入力されたデータを受信することができる。受信されたデータは、対象の超伝導量子ビットの１つまたは複数の物理的特性または操作特性あるいはその両方に関するものであることができる。対象の超伝導量子ビットの例示的な物理的特性または動作特性あるいはその両方は、超伝導量子ビットの種類（例えば、位相伝送路分流プラズマ振動（phase transmission line shunted plasma oscillation）（「トランズモン」）量子ビット、容量性分流磁束量子ビット（「ＣＳＦＱ：capacitively-shunted flux qubit」）、またはフラクソニウム量子ビット、あるいはその組合せなど）を含むことができるが、これに限定されない。受信コンポーネント１１０は、１つまたは複数の入力デバイス１０６に、直接的（例えば、電気接続を介して）または間接的に（例えば、１つまたは複数のネットワーク１０４を介して）、動作可能なように結合され得る。さらに、受信コンポーネント１１０は、サーバ１０２の１つまたは複数のコンポーネント（例えば、シミュレーション・コンポーネント１０８に関連付けられた１つまたは複数のコンポーネント、システム・バス１１８、プロセッサ１２０、またはメモリ１１６、あるいはその組合せ）に、直接的（例えば、電気接続を介して）または間接的に（例えば、１つまたは複数のネットワーク１０４を介して）、動作可能なように結合され得る。

図２は、ＢＥＭを容易にするためにシステムによって（例えば、シミュレーション・コンポーネント１０８を介して）メッシュ化され得る、例示的な非限定的超伝導量子ビット構造２００の図を示している。本明細書に記載された他の実施形態で採用されている類似する要素の説明の繰り返しは、簡潔にするために省略されている。図２に示されているように、超伝導量子ビット構造２００は、１つまたは複数の量子ビット・パッド２０２、１つまたは複数のグラウンド・プレーン２０４、または誘電体基板２０６、あるいはその組合せを含むことができる。

１つまたは複数の量子ビット・パッド２０２は、例えばニオブ、アルミニウム、または窒化チタン、あるいはその組合せなどを含んでいる量子ビット金属化層であることができる。１つまたは複数のグラウンド・プレーン２０４は、例えばニオブ、またはアルミニウム、あるいはその組合せなどを含むことができる。誘電体基板２０６は、結晶性の高抵抗半導体基板を含むことができる。例えば、誘電体基板２０６は、高抵抗シリコン・バルクウエハーまたは高抵抗シリコンオンインシュレータ・ウエハーあるいはその両方などの高抵抗シリコン（例えば、浮遊帯成長シリコンまたはｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉシリコンあるいはその両方）を含むことができる。誘電体基板２０６は、例えば約１，０００オーム・センチメートル（Ω・ｃｍ）以上の抵抗率を有することができる。

超伝導量子ビット構造２００に影響を与える可能性があるエネルギー損失メカニズムのうちの１つは、１つまたは複数の量子ビット・パッド２０２（例えば、１つまたは複数の量子ビット金属化層）と誘電体基板２０６との間、または誘電体基板２０６と隣接する誘電体化合物（空気など）との間、あるいはその両方の界面に形成される１つまたは複数のアモルファス層で発生することがある。１つまたは複数のアモルファス層は、１つまたは複数の量子ビット・パッド２０２または誘電体基板１０６あるいはその両方を構成する材料のうちの１つまたは複数の酸化物であることができる。

図２は、ＢＥＭを使用してシミュレーション・コンポーネント１０８によって作成され得るメッシュを例示するために、超伝導量子ビット構造２００の拡大された部分を示している。図２のクロスハッチングは、ＢＥＭを使用してメッシュ化された１つまたは複数のパネルを定義することができる。図２は長方形のパネルへの例示的なメッシュ化を示しているが、アーキテクチャはそのように制限されない。例えば、メッシュは、三角形メッシュ化などの任意の多角形のパネルを定義することができる。さらに、当業者は、図（例えば、図２）に示されているメッシュ化が例示であるということを認識するであろう。例えば、シミュレーション・コンポーネント１０８は、システム１００のユーザの嗜好に応じて、複数のパネルをさまざまな寸法にメッシュ化することができる。例えば、パネルのメッシュは、図２に示されているメッシュ化よりも細かいか、または広いか、あるいはその両方であることができる。

さらに、１つまたは複数の実施形態では、パネルのメッシュは、超伝導量子ビット構造２００全体にわたって、さまざまな寸法によって特徴付けられ得る。言い換えると、パネルのメッシュは、超伝導量子ビット構造２００の各特徴内で均一である必要はない。例えば、図２に示されているように、メッシュ化は、１つもしくは複数の量子ビット・パッド２０２または１つもしくは複数のグラウンド・プレーン２０４あるいはその両方のエッジまたはコーナーあるいはその両方で、より細かくなってよい。図２は、メッシュ化の細かさが超伝導量子ビット構造２００の異なる部分にわたってどのように変化し得るかを示すために、超伝導量子ビット構造２００の拡大された部分を示している。

１つまたは複数の実施形態では、導体解析コンポーネント１１２が、１つまたは複数の量子ビット・パッド２０２の導体面を、例えば複数のメッシュ化されたパネルに含まれる、１つまたは複数の導体パネルのメッシュに離散化することができる。図２に示されているように、導体パネルのメッシュは、１つまたは複数の量子ビット・パッド２０２（例えば、量子ビット金属化層）を特徴付けることができ、１つまたは複数の量子ビット・パッド２０２（例えば、量子ビット金属化層）のエッジを特徴付ける導体パネルのメッシュの一部は、１つまたは複数の量子ビット・パッド２０２（例えば、量子ビット金属化層）の中心領域を特徴付ける導体パネルのメッシュの別の部分よりも、微細である（例えば、より薄いか、またはより密集しているか、あるいはその両方である）ことができる。さらに、導体解析コンポーネント１１２は、単位電圧を各導体パネル上に別々に加えることができ、または線形システムによって導体パネルのメッシュ上に誘起された電荷を決定することができ、あるいはその両方を実行することができる。電場の表面電荷密度は、導体面上で発散するが、導体パネルの有限領域上の全電荷は、収束量であることができる。したがって、導体解析コンポーネント１１２は、１つまたは複数の量子ビット・パッド２０２またはグラウンド・パネル２０４あるいはその両方のエッジで、より薄いパネル（例えば、導体パネル）を有利にメッシュ化することができ、それによって、線形システムを適切な状態にする。次に、シミュレーション・コンポーネント１０８は、導体面上の電場が表面電荷密度に正比例するため、決定された電荷を使用して、非常に単純な方法で表面関与解析を実行することができる。従来技術は、導体面上の発散の問題に少なくとも起因して、電場の表面電荷密度に関する間接的仮定または外挿あるいはその両方を行わなければならないのに対して、導体解析コンポーネント１１２は、前述の全電荷が、１つまたは複数の導体パネルの各有限領域内の収束量であることができるため、全電荷について有利に直接解くことができる。

図３Ａおよび図３Ｂは、本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態に従って、超伝導量子ビット構造２００に含まれる例示的な導体と誘電体の間の界面の例示的な非限定的第１の境界条件３００の図を示している。本明細書に記載された他の実施形態で採用されている類似する要素の説明の繰り返しは、簡潔にするために省略されている。図３Ａおよび図３Ｂに示されているように、１つまたは複数のアモルファス領域３０２（例えば、アモルファス酸化層などの１つまたは複数のアモルファス層を含んでいる）は、１つまたは複数の量子ビット・パッド２０２が励起状態にあるときに、導体と誘電体の間の界面に生じることができる。

１つまたは複数の実施形態では、導体解析コンポーネント１１２は、励起状態にある間に１つまたは複数の超伝導量子ビットに蓄えられた全エネルギーを計算することができる。そのような状態は量子状態であるため、蓄えられた全エネルギーは、１つまたは複数の量子ビット・パッド２０２の電圧状態の重ね合わせであることができる。しかし、トランズモンのように単純な量子ビットの場合、シミュレーション・コンポーネント１０８は、１ボルトに設定された量子ビット・パッド２０２のうちの１つおよび０ボルトに設定された他のすべての導体に対応する電荷の解を使用することができる。したがって、量子ビットの全エネルギーは、Ｃ＝２によって与えることができ、ここでＣは、１ボルトに設定された量子ビット・パッド２０２に対応する対角静電容量入力（diagonal capacitance entry）であることができる。

基板に面する導体パネルのうちの１つでの電荷の解が「ｑ」である場合、図３Ａまたは図３Ｂあるいはその両方に示されているように、「ｑ」は、ｑ＝ｑ_ｆ＋ｑ_ｐおよび

となるように、自由電荷「ｑ_ｆ」または分極電荷「ｑ_ｐ」あるいはその両方の合計であることができる。対象のメッシュ化されたパネル（例えば、対象の導体パネル）に垂直な電場は、以下に示されている方程式１によって特徴付けられ得る。

「ε_０」および「ε_Ｓ」は真空および誘電体基板２０６の誘電率であることができ、「Ａ」は対象のパネル（例えば、対象の導体パネル）の面積であることができ、「σ_ｆ」は電荷密度であり、

に等しくなることができる。

導体解析コンポーネント１１２は、自由電荷の解「ｑ_ｆ」およびそれによる誘電体基板２０６内の電場「

」が、薄いアモルファス層の存在による影響を受けず（例えば、ここでは導体解析コンポーネント１１２は、アモルファス層を摂動として扱うことができる）、したがって、アモルファス領域３０２内の電場「

」が、以下に示されている方程式２によって特徴付けられるような誘電体の境界条件によって（例えば、アモルファス層によって引き起こされる摂動におけるゼロ次まで）与えられるということを、仮定することができる。

「ε_Ｃ」はアモルファス層の誘電率であることができる。

さらに、１つまたは複数のアモルファス領域３０２は非常に薄くなる（例えば、１ナノメートル（ｎｍ）以上～５ｎｍ以下になる）ことができるため、導体解析コンポーネント１１２は、電場が１つまたは複数のアモルファス層にわたって一定になることができるということを仮定することができるか、または以下に示されている方程式３に従って、対象のパネル（例えば、対象の導体パネル）の１つまたは複数のアモルファス領域３０２（例えば、アモルファス層）に蓄えられた全エネルギーを計算することができるか、あるいはその両方が可能であるということを、仮定することができる。

「ｈ」は、図３Ｂに示されているように、１つまたは複数のアモルファス領域３０２の厚さであることができる。導体解析コンポーネント１１２は、１つまたは複数の（例えば、すべての）導体パネルにわたるＷ_Ｃの合計によって、１つまたは複数の導体と誘電体の間の界面で１つまたは複数のアモルファス領域３０２に蓄えられた全エネルギーを決定することができる。

したがって、図３Ａまたは図３Ｂあるいはその両方に示されているように、「ｑ」は、導体と誘電体の間の界面にアモルファス領域３０２の全くない静電気問題に対する、面積「Ａ」の各メッシュ・パネル（例えば、導体パネル）上の全電荷の解であることができ、導体解析コンポーネント１１２は、方程式１によって、対象のパネル（例えば、導体パネル）上の電場（量子ビット金属化に垂直であることができる）を電荷の解に関連付けることができる。その後、導体解析コンポーネント１１２によって、１つもしくは複数のアモルファス領域３０２を摂動として扱うことができるか、または電場および１つもしくは複数のアモルファス領域３０２を、（例えば、導体解析コンポーネント１１２によって）方程式２～３に従って計算することができるか、あるいはその両方が可能である。

図４は、本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態に従って、シミュレーション・コンポーネント１０８によって（例えば、誘電体解析コンポーネント１１４を介して）分割され得るか、または離散化され得るか、あるいはその両方が実行され得る超伝導量子ビット構造２００の拡大された例示的な非限定的部分の図を示している。本明細書に記載された他の実施形態で採用されている類似する要素の説明の繰り返しは、簡潔にするために省略されている。

図４に示されているように、誘電体解析コンポーネント１１４は、グリーンの第一恒等式を適用するために、誘電体間（例えば、誘電体基板２０６または隣接する空気あるいはその両方の間）の界面を１つまたは複数の小さいボックスに分割し、前述の界面内の１つまたは複数のアモルファス領域３０２に蓄えられたエネルギーを計算することができる。誘電体間（例えば、誘電体基板２０６と空気の間）の界面のパネルへのメッシュ化に関して、１つまたは複数のボックスを取得することができ、１つまたは複数のパネルが、誘電体基板２０６から離れて（例えば、空気などの追加の誘電体化合物に向かって）突き出ることができる。図４は、誘電体基板２０６の一部にわたって広がる１つまたは複数のボックスを示しているが、パネルのメッシュ化またはボックスの分割化あるいはその両方のアーキテクチャは、そのように制限されない。例えば、１つまたは複数のボックスは、誘電体間の界面全体にわたって広がることができる。

さらに、図４に示されているように、１つまたは複数のボックスの上部パネル４０２または下部パネル４０４あるいはその両方を灰色で表すことができ、明瞭にするために、各ボックスの上部パネル４０２の一部が示されていない。さらに、１つまたは複数のボックスの側面パネル４０６を、クロスハッチング・パターンによって表すことができる導体側面パネル４０８に関するものを除いて、ドット・パターンによって表すことができる。１つまたは複数の実施形態では、１つもしくは複数の量子ビット・パッド２０２または１つもしくは複数の導体側面パネル４０８あるいはその両方が、（例えば、シミュレーション・コンポーネント１０８によって）１ボルトに設定され得る。図４に示されたメッシュ化または分割化あるいはその両方の結果として、側面パネル４０６の寄与が互いに打ち消し合うことができることによって、導体側面パネル４０８上の電場の表面積分からの表面関与への寄与のみがもたらされる。誘電体解析コンポーネント１１４は、計算要件を簡略化するか、または減らすか、あるいはその両方を行うように、前述の打ち消し合いを有利に最適化することができる。

図５Ａまたは図５Ｂあるいはその両方は、本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態に従って、誘電体間の界面での通常の電場の例示的な非限定的第２の境界条件５００の図を示している。本明細書に記載された他の実施形態で採用されている類似する要素の説明の繰り返しは、簡潔にするために省略されている。

誘電体解析コンポーネント１１４は、１つまたは複数のアモルファス領域３０２に蓄えられたエネルギーを、誘電体間の界面での表面分極電荷密度に関連付けるか、または１ボルトに設定できる１つまたは複数の量子ビット・パッド２０２の側面上の電場に関連付けるか、あるいはその両方を行うことができる。誘電体解析コンポーネント１１４は、以下に示されている方程式４によって特徴付けることができる電位で、グリーンの第一恒等式を利用することができる。

「Φ」は電位であることができ、「∂Ｖ」は電圧Ｖの界面であることができる。さらに、「ｄＳ」は面法線であることができる。さらに、均質な誘電体ではＥ＝－∇Φおよび∇^２Φ＝０であり、誘電体解析コンポーネント１１４は、以下に示されている方程式５に従って、前述した恒等式を、誘電体間の界面内の対象のアモルファス領域３０２に適用することができる。

この合計は、ＢＥＭによるメッシュ・パネルへの誘電体間の界面内の１つまたは複数のアモルファス領域３０２の分割化にわたる。

誘電体解析コンポーネント１１４は、上記の合計において、ＢＥＭのメッシュのパネルを、界面に対して法線方向に追加の誘電体（例えば、空気）に向けて量ｈだけ突き出すことによって取得されたボックスに対応するように、各体積「Ｖｃ」を考慮することができ、量「ｈ」は、図５Ａまたは図５Ｂあるいはその両方に示されているように、１つまたは複数のアモルファス領域３０２の厚さである。メッシュのボックスの各側面パネル４０６は、方程式５の右辺の合計に２回入るが、反対の面法線「ｄＳ」を有しているため、これらの側面パネル４０６からもたらされる寄与は、互いに打ち消し合うことができる。一方、１ボルトに設定され得る１つまたは複数の量子ビット・パッド２０２に隣接する導体側面パネル４０８は、（例えば、他のすべての導体が０ボルトに設定されるため）ゼロ以外の寄与を与えることができる。したがって、誘電体解析コンポーネント１１４は、以下に示されている方程式６に従って、方程式５を簡略化することができる。

「ａ」は追加の誘電体（例えば、空気）に隣接する上部パネル４０２上の点であることができ、「ｂ」は誘電体基板２０６に隣接する下部パネル４０４上の点であることができる。さらに、誘電体解析コンポーネント１１４は、電場「

」の法線成分が、対象の薄いアモルファス領域３０２にわたって一定になることができるということを、仮定することができる。さらに、「ＱＳ」は、例えば１ボルトに設定された１つまたは複数の量子ビット・パッド２０２上の導体側面パネル４０８に対応することができる。

さらに、誘電体解析コンポーネント１１４は、以下に示されている方程式７に従って、法線方向に、１つまたは複数のアモルファス領域３０２内の電位「Φ」をテーラー展開することができる。

したがって、誘電体解析コンポーネント１１４は、以下に示されている方程式８に従って、方程式６を変更することができる。

さらに、誘電体解析コンポーネント１１４は、以下に示されている方程式９に従って、誘電体間の界面で１つまたは複数のアモルファス領域３０２に蓄えられた全エネルギー「Ｗ_Ｃ」を決定することができる。

したがって、誘電体間の界面での表面関与は、電場の法線成分によって決まることができる。２次元（「２Ｄ：two-dimension」）コプレーナ導波路（「ＣＰＷ：coplaner waveguide」）の量子ビットの形状を仮定すると、前述の成分は、接線成分と比較して非常に小さくなることができる。例えば、１つまたは複数の薄いアモルファス領域３０２内（例えば、誘電体間の界面で）の電場は、ほぼ接線方向であることができ、それによって、法線成分に起因する表面関与への寄与が微小になることができる。

誘電体解析コンポーネント１１４は、電場の法線成分を、同等の電荷の解によって与えられ得る１つまたは複数の表面分極電荷に、さらに関連付けることができる。誘電体間の界面での分極電荷密度「σ_ｐ」は、以下に示されている方程式１０によって特徴付けられ得る。

１つまたは複数のアモルファス領域３０２の存在において、（例えば、空気が追加の誘電体である）電場の解「

」は（例えば、１つまたは複数のアモルファス領域３０２によって作り出される摂動におけるゼロ次まで）影響を受けず、または誘電体の境界条件によって

であり、あるいはその両方であることになる。したがって、分極電荷密度は、以下に示されている方程式１１によって特徴付けられ得る。

したがって、誘電体解析コンポーネント１１４は、以下に示されている方程式１２に従って、電場の法線成分について解くことができる。

したがって、方程式１２に基づいて方程式９を変更することができ、または誘電体解析コンポーネント１１４が、以下に示されている方程式１３に従って、誘電体間の界面で表面関与を解析することができ、あるいはその両方が可能である。

ε_ａｉｒ＝ε_０を仮定して、「ｑ_ｐ」は分極電荷の解であることができる。分極電荷「ｑ_ｐ」は、以下に示されている方程式１４に従って、誘電体間の界面での全電荷「ｑ」に等しくなることができる（例えば、分極電荷「ｑ_ｐ」は、同等の電荷の定式化の解になることができる）。誘電体解析コンポーネント１１４は、１ボルトで１つまたは複数の導体側面パネル４０８の離散化を使用することによって、方程式９の最後の項をさらの評価することができる。

この合計は導体側面パネル４０８にわたることができ、「ｔ」は、導体側面パネル４０８の高さまたは金属化の厚さあるいはその両方であることができる。さらに、誘電体解析コンポーネント１１４は、導体パネルおよび誘電体パネルの幅が、それらのパネルが接触する位置で同じであるということを仮定することができる。したがって、誘電体コンポーネント１１４は、対象の超伝導量子ビットの誘電体基板２０６または隣接する空気あるいはその両方の間などの誘電体間の界面で、電荷密度または電場あるいはその両方の正確な計算を有利に決定することができる。

図６は、本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態に従って、ＢＥＭを使用して１つまたは複数の超伝導量子ビットに対する表面関与解析を容易にすることができる例示的な非限定的方法６００のフロー図を示している。本明細書に記載された他の実施形態で採用されている類似する要素の説明の繰り返しは、簡潔にするために省略されている。

６０２で、方法６００は、プロセッサ１２０に動作可能なように結合されたシステム１００によって、１つもしくは複数の導体と誘電体の間の界面または１つもしくは複数の誘電体間の界面あるいはその両方を複数のパネルに離散化することによって、（例えば、シミュレーション・コンポーネント１０８を介して）１つまたは複数の超伝導量子ビットの表面関与を解析することを含むことができる。

６０４で、方法６００は、システム１００によって、（例えば、シミュレーション・コンポーネント１０８を介して）ＢＥＭを使用して表面関与を解析することを含むことができる。例えば、シミュレーション・コンポーネント１０８は、本明細書に記載された方程式１～１４に従って、１つまたは複数の超伝導量子ビットの表面関与を解析することができる。方法６００の利点は、導体と誘電体の間の界面または誘電体間の界面あるいはその両方に関連付けられたさまざまなパラメータ（例えば、蓄えられたエネルギー、電荷密度、または電場、あるいはその組合せ）を、（例えば、電場または電荷密度あるいはその両方の発散の影響を受ける超伝導量子ビットの１つまたは複数の領域内の電場の一定のべき指数を仮定することなどの）従来の外挿を使用せずに、計算できるということであり得、それによって、計算要件を減らすか、または解析の精度を向上させるか、あるいはその両方を行う。

図７は、本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態に従って、ＢＥＭを使用して１つまたは複数の超伝導量子ビットに対する表面関与解析を容易にすることができる例示的な非限定的方法７００のフロー図を示している。本明細書に記載された他の実施形態で採用されている類似する要素の説明の繰り返しは、簡潔にするために省略されている。

７０２で、方法７００は、プロセッサ１２０に動作可能なように結合されたシステム１００によって、１つもしくは複数の導体と誘電体の間の界面または１つもしくは複数の誘電体間の界面あるいはその両方を複数のパネルに離散化することによって、（例えば、シミュレーション・コンポーネント１０８を介して）１つまたは複数の超伝導量子ビットの表面関与を解析することを含むことができる。

７０４で、方法７００は、システム１００によって、（例えば、導体解析コンポーネント１１２を介して）複数のパネルから導体パネルのメッシュ上に誘起された電荷に基づいて、導体と誘電体の間の界面に含まれるアモルファス層（例えば、アモルファス領域３０２）に蓄えられたエネルギーの量を決定することを含むことができる。

７０６で、方法７００は、システム１００によって、（例えば、誘電体解析コンポーネント１１４を介して）複数のパネルからパネルのメッシュ上に誘起された第２の電荷、および超伝導量子ビットの１つまたは複数の量子ビット・パッド２０２の側面上の電場に基づいて、誘電体間の界面に含まれる第２のアモルファス層（例えば、アモルファス領域３０２）に蓄えられたエネルギーの第２の量を決定することを含むこともきる。

方法７００の利点は、導体と誘電体の間の界面または誘電体間の界面あるいはその両方に関連付けられたさまざまなパラメータ（例えば、蓄えられたエネルギー、電荷密度、または電場、あるいはその組合せ）を、（例えば、電場または電荷密度あるいはその両方の発散の影響を受ける超伝導量子ビットの１つまたは複数の領域内の電場の一定のべき指数を仮定することなどの）従来の外挿を使用せずに、計算できるということであり得、それによって、計算要件を減らすか、または解析の精度を向上させるか、あるいはその両方を行う。例えば、超伝導量子ビットの導体のエッジまたはコーナーあるいはその両方で、電場のように電荷密度が発散するが、メッシュの各導体パネル上の全電荷が収束量になることができる。さらに、表面関与解析は、超伝導量子ビットの誘電体基板２０６または隣接する空気あるいはその両方の間などの誘電体間の界面で、電荷密度または電場あるいはその両方の正確な計算を含むことができる。

本開示にはクラウド・コンピューティングに関する詳細な説明が含まれているが、本明細書において示された内容の実装は、クラウド・コンピューティング環境に限定されないと理解されるべきである。むしろ、本発明の実施形態は、現在既知であるか、または今後開発される任意の他の種類のコンピューティング環境と組み合わせて実装できる。

クラウド・コンピューティングは、構成可能な計算リソース（例えば、ネットワーク、ネットワーク帯域幅、サーバ、処理、メモリ、ストレージ、アプリケーション、仮想マシン、およびサービス）の共有プールへの便利なオンデマンドのネットワーク・アクセスを可能にするためのサービス提供モデルであり、管理上の手間またはサービス・プロバイダとのやりとりを最小限に抑えて、これらのリソースを迅速にプロビジョニングおよび解放することができる。このクラウド・モデルは、少なくとも５つの特徴、少なくとも３つのサービス・モデル、および少なくとも４つのデプロイメント・モデルを含むことができる。

特徴は、次のとおりである。
オンデマンドのセルフ・サービス：クラウドの利用者は、サーバの時間、ネットワーク・ストレージなどの計算能力を一方的に、サービス・プロバイダとの人間的なやりとりを必要とせず、必要に応じて自動的にプロビジョニングすることができる。
幅広いネットワーク・アクセス：クラウドの能力は、ネットワークを経由して利用可能であり、標準的なメカニズムを使用してアクセスできるため、異種のシン・クライアントまたはシック・クライアント・プラットフォーム（例えば、携帯電話、ラップトップ、およびＰＤＡ）による利用を促進する。
リソース・プール：プロバイダの計算リソースは、プールされ、マルチテナント・モデルを使用して複数の利用者に提供される。さまざまな物理的および仮想的リソースが、要求に従って動的に割り当ておよび再割り当てされる。場所に依存しないという感覚があり、利用者は通常、提供されるリソースの正確な場所に関して管理することも知ることもないが、さらに高い抽象レベルでは、場所（例えば、国、州、またはデータセンター）を指定できる場合がある。
迅速な順応性：クラウドの能力は、迅速かつ柔軟に、場合によっては自動的にプロビジョニングされ、素早くスケールアウトし、迅速に解放されて素早くスケールインすることができる。プロビジョニングに使用できる能力は、利用者には、多くの場合、任意の量をいつでも無制限に購入できるように見える。
測定されるサービス：クラウド・システムは、計測機能を活用することによって、サービスの種類（例えば、ストレージ、処理、帯域幅、およびアクティブなユーザのアカウント）に適した抽象レベルで、リソースの使用を自動的に制御および最適化する。リソースの使用量は監視、制御、および報告することができ、利用されるサービスのプロバイダと利用者の両方に透明性が提供される。

サービス・モデルは、次のとおりである。
ＳａａＳ（Software as a Service）：利用者に提供される能力は、クラウド・インフラストラクチャ上で稼働しているプロバイダのアプリケーションの利用である。それらのアプリケーションは、Ｗｅｂブラウザ（例えば、Ｗｅｂベースの電子メール）などのシン・クライアント・インターフェイスを介して、さまざまなクライアント・デバイスからアクセスできる。利用者は、ネットワーク、サーバ、オペレーティング・システム、ストレージ、または個々のアプリケーション機能さえも含む基盤になるクラウド・インフラストラクチャを、限定的なユーザ固有のアプリケーション構成設定を行う可能性を除き、管理することも制御することもない。
ＰａａＳ（Platform as a Service）：利用者に提供される能力は、プロバイダによってサポートされるプログラミング言語およびツールを使用して作成された、利用者が作成または取得したアプリケーションをクラウド・インフラストラクチャにデプロイすることである。利用者は、ネットワーク、サーバ、オペレーティング・システム、またはストレージを含む基盤になるクラウド・インフラストラクチャを管理することも制御することもないが、デプロイされたアプリケーション、および場合によってはアプリケーション・ホスティング環境の構成を制御することができる。
ＩａａＳ（Infrastructure as a Service）：利用者に提供される能力は、処理、ストレージ、ネットワーク、および他の基本的な計算リソースのプロビジョニングであり、ここで利用者は、オペレーティング・システムおよびアプリケーションを含むことができる任意のソフトウェアをデプロイして実行できる。利用者は、基盤になるクラウド・インフラストラクチャを管理することも制御することもないが、オペレーティング・システム、ストレージ、およびデプロイされたアプリケーションを制御することができ、場合によっては、選択されたネットワーク・コンポーネント（例えば、ホスト・ファイアウォール）を限定的に制御できる。

デプロイメント・モデルは、次のとおりである。
プライベート・クラウド：このクラウド・インフラストラクチャは、ある組織のためにのみ運用される。この組織またはサード・パーティによって管理することができ、オンプレミスまたはオフプレミスに存在することができる。
コミュニティ・クラウド：このクラウド・インフラストラクチャは、複数の組織によって共有され、関心事（例えば、任務、セキュリティ要件、ポリシー、およびコンプライアンスに関する考慮事項）を共有している特定のコミュニティをサポートする。これらの組織またはサード・パーティによって管理することができ、オンプレミスまたはオフプレミスに存在することができる。
パブリック・クラウド：このクラウド・インフラストラクチャは、一般ユーザまたは大規模な業界団体が使用できるようになっており、クラウド・サービスを販売する組織によって所有される。
ハイブリッド・クラウド：このクラウド・インフラストラクチャは、データとアプリケーションの移植を可能にする標準化された技術または独自の技術（例えば、クラウド間の負荷バランスを調整するためのクラウド・バースト）によって固有の実体を残したまま互いに結合された２つ以上のクラウド（プライベート、コミュニティ、またはパブリック）の複合である。
クラウド・コンピューティング環境は、ステートレス、疎結合、モジュール性、および意味的相互運用性に重点を置いたサービス指向の環境である。クラウド・コンピューティングの中心になるのは、相互接続されたノードのネットワークを含んでいるインフラストラクチャである。

ここで図８を参照すると、例示的なクラウド・コンピューティング環境８００が示されている。本明細書に記載された他の実施形態で採用されている類似する要素の説明の繰り返しは、簡潔にするために省略されている。図示されているように、クラウド・コンピューティング環境８００は、クラウドの利用者によって使用されるローカル・コンピューティング・デバイス（例えば、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ：personal digital assistant）または携帯電話８０４、デスクトップ・コンピュータ８０６、ラップトップ・コンピュータ８０８、または自動車コンピュータ・システム８１０、あるいはその組合せなど）が通信できる１つまたは複数のクラウド・コンピューティング・ノード８０２を含んでいる。ノード８０２は、互いに通信してよい。ノード８０２は、１つまたは複数のネットワーク内で、本明細書において前述されたようなプライベート・クラウド、コミュニティ・クラウド、パブリック・クラウド、またはハイブリッド・クラウド、あるいはこれらの組合せなどに、物理的または仮想的にグループ化されてよい（図示されていない）。これによって、クラウド・コンピューティング環境８００は、クラウドの利用者がローカル・コンピューティング・デバイス上でリソースを維持する必要のないインフラストラクチャ、プラットフォーム、またはＳａａＳ、あるいはその組合せを提供できる。図８に示されたコンピューティング・デバイス８０４～８１０の種類は、例示のみが意図されており、コンピューティング・ノード８０２およびクラウド・コンピューティング環境８００は、任意の種類のネットワークまたはネットワーク・アドレス可能な接続（例えば、Ｗｅｂブラウザを使用した接続）あるいはその両方を経由して任意の種類のコンピュータ制御デバイスと通信することができると理解される。

ここで図９を参照すると、クラウド・コンピューティング環境８００（図８）によって提供される機能的抽象レイヤのセットが示されている。本明細書に記載された他の実施形態で採用されている類似する要素の説明の繰り返しは、簡潔にするために省略されている。図９に示されたコンポーネント、レイヤ、および機能は、例示のみが意図されており、本発明の実施形態がこれらに限定されないということが、あらかじめ理解されるべきである。図示されているように、次のレイヤおよび対応する機能が提供される。

ハードウェアおよびソフトウェア・レイヤ９０２は、ハードウェア・コンポーネントおよびソフトウェア・コンポーネントを含む。ハードウェア・コンポーネントの例としては、メインフレーム９０４、ＲＩＳＣ（Reduced Instruction Set Computer）アーキテクチャベースのサーバ９０６、サーバ９０８、ブレード・サーバ９１０、ストレージ・デバイス９１２、ならびにネットワークおよびネットワーク・コンポーネント９１４が挙げられる。一部の実施形態では、ソフトウェア・コンポーネントは、ネットワーク・アプリケーション・サーバ・ソフトウェア９１６およびデータベース・ソフトウェア９１８を含む。

仮想化レイヤ９２０は、仮想サーバ９２２、仮想ストレージ９２４、仮想プライベート・ネットワークを含む仮想ネットワーク９２６、仮想アプリケーションおよびオペレーティング・システム９２８、ならびに仮想クライアント９３０などの仮想的実体を提供できる抽象レイヤを備える。

１つの例を挙げると、管理レイヤ９３２は、以下で説明される機能を提供することができる。リソース・プロビジョニング９３４は、クラウド・コンピューティング環境内でタスクを実行するために利用される計算リソースおよび他のリソースの動的調達を行う。計測および価格設定９３６は、クラウド・コンピューティング環境内でリソースが利用される際のコスト追跡、およびこれらのリソースの利用に対する請求書の作成と送付を行う。１つの例を挙げると、これらのリソースは、アプリケーション・ソフトウェア・ライセンスを含んでよい。セキュリティは、クラウドの利用者およびタスクのＩＤ検証を行うとともに、データおよび他のリソースの保護を行う。ユーザ・ポータル９３８は、クラウド・コンピューティング環境へのアクセスを利用者およびシステム管理者に提供する。サービス・レベル管理９４０は、必要なサービス・レベルを満たすように、クラウドの計算リソースの割り当てと管理を行う。サービス水準合意（ＳＬＡ：Service Level Agreement）計画および実行９４２は、今後の要求が予想されるクラウドの計算リソースの事前準備および調達を、ＳＬＡに従って行う。

ワークロード・レイヤ９４４は、クラウド・コンピューティング環境で利用できる機能の例を示している。このレイヤから提供されてよいワークロードおよび機能の例としては、マッピングおよびナビゲーション９４６、ソフトウェア開発およびライフサイクル管理９４８、仮想クラスルーム教育の配信９５０、データ解析処理９５２、トランザクション処理９５４、および表面関与解析９５６が挙げられる。本発明のさまざまな実施形態は、図８および図９を参照して説明されたクラウド・コンピューティング環境を利用して、ＢＥＭを使用して超伝導量子ビットの表面関与解析を解析することができる。

本発明は、任意の可能な統合の技術的詳細レベルで、システム、方法、またはコンピュータ・プログラム製品、あるいはその組合せであってよい。コンピュータ・プログラム製品は、プロセッサに本発明の態様を実行させるためのコンピュータ可読プログラム命令を含んでいる１つまたは複数のコンピュータ可読ストレージ媒体を含んでよい。コンピュータ可読ストレージ媒体は、命令実行デバイスによって使用するための命令を保持および格納できる有形のデバイスであることができる。コンピュータ可読ストレージ媒体は、例えば、電子ストレージ・デバイス、磁気ストレージ・デバイス、光ストレージ・デバイス、電磁ストレージ・デバイス、半導体ストレージ・デバイス、または前述の任意の適切な組合せであってよいが、これらに限定されない。

コンピュータ可読ストレージ媒体のさらに具体的な例の非網羅的リストは、ポータブル・フロッピー（Ｒ）・ディスク、ハード・ディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ：random access memory）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ：read-only memory）、消去可能プログラマブル読取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ：erasable programmable read-only memoryまたはフラッシュ・メモリ）、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ：static random access memory）、ポータブル・コンパクト・ディスク読取り専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ：compact disc read-only memory）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ：digital versatile disk）、メモリ・スティック、フロッピー（Ｒ）・ディスク、パンチカードまたは命令が記録されている溝の中の隆起構造などの機械的にエンコードされているデバイス、および前述の任意の適切な組合せを含む。本明細書において使用されるとき、コンピュータ可読ストレージ媒体は、それ自体が、電波または他の自由に伝搬する電磁波、導波管または他の送信媒体を介して伝搬する電磁波（例えば、光ファイバ・ケーブルを通過する光パルス）、あるいはワイヤを介して送信される電気信号などの一過性の信号であると解釈されるべきではない。

本明細書に記載されたコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ可読ストレージ媒体から各コンピューティング・デバイス／処理デバイスへ、またはネットワーク（例えば、インターネット、ローカル・エリア・ネットワーク、広域ネットワーク、または無線ネットワーク、あるいはその組合せ）を介して外部コンピュータまたは外部ストレージ・デバイスへダウンロードされ得る。このネットワークは、銅伝送ケーブル、光伝送ファイバ、無線送信、ルータ、ファイアウォール、スイッチ、ゲートウェイ・コンピュータ、またはエッジ・サーバ、あるいはその組合せを備えてよい。各コンピューティング・デバイス／処理デバイス内のネットワーク・アダプタ・カードまたはネットワーク・インターフェイスは、コンピュータ可読プログラム命令をネットワークから受信し、それらのコンピュータ可読プログラム命令を各コンピューティング・デバイス／処理デバイス内のコンピュータ可読ストレージ媒体に格納するために転送する。

本発明の動作を実行するためのコンピュータ可読プログラム命令は、アセンブラ命令、命令セット・アーキテクチャ（ＩＳＡ：instruction-set-architecture）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、集積回路のための構成データ、あるいは、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ（Ｒ）、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語などの手続き型プログラミング言語を含む１つまたは複数のプログラミング言語の任意の組合せで記述されたソース・コードまたはオブジェクト・コードのいずれかであってよい。コンピュータ可読プログラム命令は、ユーザのコンピュータ上で全体的に実行すること、ユーザのコンピュータ上でスタンドアロン・ソフトウェア・パッケージとして部分的に実行すること、ユーザのコンピュータ上およびリモート・コンピュータ上でそれぞれ部分的に実行すること、あるいはリモート・コンピュータ上またはサーバ上で全体的に実行することができる。後者のシナリオでは、リモート・コンピュータは、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）または広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを介してユーザのコンピュータに接続されてよく、または接続は、（例えば、インターネット・サービス・プロバイダを使用してインターネットを介して）外部コンピュータに対して行われてよい。一部の実施形態では、本発明の態様を実行するために、例えばプログラマブル論理回路、フィールドプログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ：field-programmable gate arrays）、またはプログラマブル・ロジック・アレイ（ＰＬＡ：programmable logic arrays）を含む電子回路は、コンピュータ可読プログラム命令の状態情報を利用することによって、電子回路をカスタマイズするためのコンピュータ可読プログラム命令を実行してよい。

本発明の態様は、本明細書において、本発明の実施形態に従って、方法、装置（システム）、およびコンピュータ・プログラム製品のフローチャート図またはブロック図あるいはその両方を参照して説明される。フローチャート図またはブロック図あるいはその両方の各ブロック、ならびにフローチャート図またはブロック図あるいはその両方に含まれるブロックの組合せが、コンピュータ可読プログラム命令によって実装され得るということが理解されるであろう。

これらのコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサを介して実行される命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方のブロックに指定される機能／動作を実施する手段を作り出すべく、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサに提供されてマシンを作り出すものであってよい。これらのコンピュータ可読プログラム命令は、命令が格納されたコンピュータ可読ストレージ媒体がフローチャートまたはブロック図あるいはその両方のブロックに指定される機能／動作の態様を実施する命令を含んでいる１つの製品を備えるように、コンピュータ可読ストレージ媒体に格納され、コンピュータ、プログラム可能なデータ処理装置、または他のデバイス、あるいはその組合せに特定の方式で機能するように指示できるものであってもよい。

コンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ上、他のプログラム可能な装置上、または他のデバイス上で実行される命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方のブロックに指定される機能／動作を実施するように、コンピュータ、他のプログラム可能なデータ処理装置、または他のデバイスに読み込まれてもよく、それによって、一連の動作可能なステップを、コンピュータ上、他のプログラム可能な装置上、またはコンピュータ実装プロセスを生成する他のデバイス上で実行させる。

図内のフローチャートおよびブロック図は、本発明のさまざまな実施形態に従って、システム、方法、およびコンピュータ・プログラム製品の可能な実装のアーキテクチャ、機能、および動作を示す。これに関連して、フローチャートまたはブロック図内の各ブロックは、１つまたは複数の規定された論理機能を実装するための１つまたは複数の実行可能な命令を備える、命令のモジュール、セグメント、または部分を表してよい。一部の代替の実装では、ブロックに示された機能は、図に示された順序とは異なる順序で発生してよい。例えば、連続して示された２つのブロックは、実際には、含まれている機能に応じて、実質的に同時に実行されるか、または場合によってはそれらのブロックは逆の順序で実行されてよい。ブロック図またはフローチャート図あるいはその両方の各ブロック、ならびにブロック図またはフローチャート図あるいはその両方に含まれるブロックの組合せは、規定された機能または動作を実行するか、または専用ハードウェアとコンピュータ命令の組合せを実行する専用ハードウェアベースのシステムによって実装され得るということにも注意することになる。

開示される対象のさまざまな態様の背景を提供するために、図１０および以下の説明は、開示される対象のさまざまな態様が実装され得る適切な環境の概要を示すよう意図されている。図１０は、本明細書に記載された１つまたは複数の実施形態を容易にすることができる例示的な非限定的動作環境のブロック図を示している。本明細書に記載された他の実施形態で採用されている類似する要素の説明の繰り返しは、簡潔にするために省略されている。図１０を参照すると、本開示のさまざまな態様を実装するための適切な動作環境１０００は、コンピュータ１０１２を含むことができる。コンピュータ１０１２は、処理ユニット１０１４、システム・メモリ１０１６、およびシステム・バス１０１８を含むこともできる。システム・バス１０１８は、システム・メモリ１０１６を含むが、これに限定されないシステム・コンポーネントを、処理ユニット１０１４に動作可能なように結合することができる。処理ユニット１０１４は、さまざまな使用可能なプロセッサのいずれかであることができる。デュアル・マイクロプロセッサおよび他のマルチプロセッサ・アーキテクチャが、処理ユニット１０１４として採用されてもよい。システム・バス１０１８は、ＩＳＡ（Industry Standard Architecture）、ＭＣＡ（Micro-Channel Architecture）、ＥＩＳＡ（Enhanced ISA）、ＩＤＥ（Intelligent Drive Electronics）、ＶＥＳＡローカル・バス（ＶＬＢ：VESA Local Bus）、ＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）、カードバス、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ：Universal Serial Bus）、ＡＧＰ（Advanced Graphics Port）、ＦｉｒｅＷｉｒｅ、および小型コンピュータ・システム・インターフェイス（ＳＣＳＩ：Small Computer Systems Interface）を含むが、これらに限定されない、任意のさまざまな使用可能なバス・アーキテクチャを使用する、メモリ・バスもしくはメモリ・コントローラ、ペリフェラル・バスもしくは外部バス、またはローカル・バス、あるいはその組合せを含む、複数の種類のバス構造のいずれかであることができる。システム・メモリ１０１６は、揮発性メモリ１０２０および不揮発性メモリ１０２２を含むこともできる。起動中などにコンピュータ１０１２内の要素間で情報を転送するための基本ルーチンを含む基本入出力システム（ＢＩＯＳ：basic input/output system）が、不揮発性メモリ１０２２に格納され得る。不揮発性メモリ１０２２の例としては、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ：programmable ROM）、電気的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ：electrically programmable ROM）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ：electrically erasable programmable ROM）、フラッシュ・メモリ、または不揮発性ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）（例えば、強誘電体ＲＡＭ（ＦｅＲＡＭ：ferroelectric RAM）が挙げられるが、これらに限定されない。揮発性メモリ１０２０は、外部キャッシュ・メモリとして機能するランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）を含むこともできる。例えばＲＡＭは、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ：static RAM）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ：dynamic RAM）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ：synchronous DRAM）、ダブル・データ・レートＳＤＲＡＭ（ＤＤＲＳＤＲＡＭ：double data rate SDRAM）、拡張ＳＤＲＡＭ（ＥＳＤＲＡＭ）、シンクリンクＤＲＡＭ（ＳＬＤＲＡＭ：Synchlink DRAM）、ダイレクト・ラムバスＲＡＭ（ＤＲＲＡＭ：direct Rambus RAM）、ダイレクト・ラムバス・ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＤＲＡＭ：direct Rambus dynamic RAM）、およびラムバス・ダイナミックＲＡＭなどの、ただしこれらに限定されない、多くの形態で利用可能である。

コンピュータ１０１２は、取外し可能／取外し不可能な揮発性／不揮発性のコンピュータ・ストレージ媒体を含むこともできる。例えば図１０は、ディスク・ストレージ１０２４を示している。ディスク・ストレージ１０２４は、磁気ディスク・ドライブ、フロッピー（Ｒ）・ディスク・ドライブ、テープ・ドライブ、Ｊａｚドライブ、Ｚｉｐドライブ、ＬＳ－１００ドライブ、フラッシュ・メモリ・カード、またはメモリ・スティックなどの、ただしこれらに限定されない、デバイスを含むこともできる。ディスク・ストレージ１０２４は、コンパクト・ディスクＲＯＭデバイス（ＣＤ－ＲＯＭ：compact disk ROM device）、記録可能ＣＤドライブ（ＣＤ－Ｒドライブ：CD recordable drive）、再書込み可能ＣＤドライブ（ＣＤ－ＲＷドライブ：CD rewritable drive）、またはデジタル多用途ディスクＲＯＭドライブ（ＤＶＤ－ＲＯＭ：digital versatile disk ROM drive）などの光ディスク・ドライブを含むが、これらに限定されないストレージ媒体を、別々に、または他のストレージ媒体と組み合わせて、含むこともできる。システム・バス１０１８へのディスク・ストレージ１０２４の接続を容易にするために、インターフェイス１０２６などの、取外し可能または取外し不可能なインターフェイスが使用され得る。図１０は、ユーザと、適切な動作環境１０００において説明された基本的なコンピュータ・リソースとの間の仲介として機能できるソフトウェアも示している。そのようなソフトウェアは、例えば、オペレーティング・システム１０２８を含むこともできる。ディスク・ストレージ１０２４に格納できるオペレーティング・システム１０２８は、コンピュータ１０１２のリソースを制御し、割り当てるように動作する。システムのアプリケーション１０３０は、例えばシステム・メモリ１０１６またはディスク・ストレージ１０２４のいずれかに格納されたプログラム・モジュール１０３２およびプログラム・データ１０３４を介して、オペレーティング・システム１０２８によるリソースの管理を利用することができる。さまざまなオペレーティング・システムまたはオペレーティング・システムの組合せを使用して本開示が実装され得るということが、理解されるべきである。ユーザは、１つまたは複数の入力デバイス１０３６を介して、コマンドまたは情報をコンピュータ１０１２に入力する。入力デバイス１０３６は、マウス、トラックボール、スタイラスなどのポインティング・デバイス、タッチ・パッド、キーボード、マイクロホン、ジョイスティック、ゲーム・パッド、衛星放送受信アンテナ、スキャナ、ＴＶチューナー・カード、デジタル・カメラ、デジタル・ビデオ・カメラ、Ｗｅｂカメラなどを含むことができるが、これらに限定されない。これらおよび他の入力デバイスは、１つまたは複数のインターフェイス・ポート１０３８を介してシステム・バス１０１８を通り、処理ユニット１０１４に接続することができる。１つまたは複数のインターフェイス・ポート１０３８は、例えば、シリアル・ポート、パラレル・ポート、ゲーム・ポート、およびユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）を含むことができる。１つまたは複数の出力デバイス１０４０は、入力デバイス１０３６と同じ種類のポートの一部を使用できる。したがって、例えば、ＵＳＢポートを使用して、入力をコンピュータ１０１２に提供でき、コンピュータ１０１２から出力デバイス１０４０に情報を出力できる。出力アダプタ１０４２は、特殊なアダプタを必要とする出力デバイス１０４０の中でも特に、モニタ、スピーカ、およびプリンタのような何らかの出力デバイス１０４０が存在することを示すために提供され得る。出力アダプタ１０４２の例としては、出力デバイス１０４０とシステム・バス１０１８との間の接続の手段を提供するビデオ・カードおよびサウンド・カードが挙げられるが、これらに限定されない。１つまたは複数のリモート・コンピュータ１０４４などの、他のデバイスまたはデバイスのシステムあるいはその両方が、入力機能および出力機能の両方を提供するということに、注意するべきである。

コンピュータ１０１２は、リモート・コンピュータ１０４４などの１つまたは複数のリモート・コンピュータへの論理接続を使用して、ネットワーク環境内で動作できる。リモート・コンピュータ１０４４は、コンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、ワークステーション、マイクロプロセッサベースの機器、ピア・デバイス、または他の一般的なネットワーク・ノードなどであることができ、通常は、コンピュータ１０１２に関連して説明された要素の多くまたはすべてを含むこともできる。簡潔にするために、メモリ・ストレージ・デバイス１０４６のみが、リモート・コンピュータ１０４４と共に示されている。リモート・コンピュータ１０４４は、ネットワーク・インターフェイス１０４８を介してコンピュータ１０１２に論理的に接続されてから、通信接続１０５０を介して物理的に接続され得る。さらに、動作は、複数の（ローカルおよびリモートの）システムにわたって分散され得る。ネットワーク・インターフェイス１０４８は、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、セルラー・ネットワークなどの、有線通信ネットワークまたは無線通信ネットワークあるいはその両方を包含できる。ＬＡＮ技術は、光ファイバ分散データ・インターフェイス（ＦＤＤＩ：Fiber Distributed Data Interface）、銅線分散データ・インターフェイス（ＣＤＤＩ：Copper Distributed Data Interface）、イーサネット（Ｒ）、トークン・リングなどを含む。ＷＡＮ技術は、ポイントツーポイント・リンク、総合デジタル通信網（ＩＳＤＮ：Integrated Services Digital Networks）およびその変形などの回路交換網、パケット交換網、およびデジタル加入者回線（ＤＳＬ：Digital Subscriber Lines）を含むが、これらに限定されない。１つまたは複数の通信接続１０５０は、ネットワーク・インターフェイス１０４８をシステム・バス１０１８に接続するために採用されたハードウェア／ソフトウェアのことを指す。通信接続１０５０は、説明を明確にするために、コンピュータ１０１２内に示されているが、コンピュータ１０１２の外部に存在することもできる。ネットワーク・インターフェイス１０４８に接続するためのハードウェア／ソフトウェアは、単に例示の目的で、通常の電話の等級のモデム、ケーブル・モデム、およびＤＳＬモデムを含むモデム、ＩＳＤＮアダプタ、およびイーサネット（Ｒ）・カードなどの、内部および外部の技術を含むこともできる。

本発明の実施形態は、任意の可能な統合の技術的詳細レベルで、システム、方法、装置、またはコンピュータ・プログラム製品、あるいはその組合せであることができる。コンピュータ・プログラム製品は、プロセッサに本発明の態様を実行させるためのコンピュータ可読プログラム命令を含んでいる１つまたは複数のコンピュータ可読ストレージ媒体を含むことができる。コンピュータ可読ストレージ媒体は、命令実行デバイスによって使用するための命令を保持および格納できる有形のデバイスであることができる。コンピュータ可読ストレージ媒体は、例えば、電子ストレージ・デバイス、磁気ストレージ・デバイス、光ストレージ・デバイス、電磁ストレージ・デバイス、半導体ストレージ・デバイス、または前述の任意の適切な組合せであることができるが、これらに限定されない。コンピュータ可読ストレージ媒体のさらに具体的な例の非網羅的リストは、ポータブル・フロッピー（Ｒ）・ディスク、ハード・ディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュ・メモリ）、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ）、ポータブル・コンパクト・ディスク読取り専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、メモリ・スティック、フロッピー（Ｒ）・ディスク、パンチカードまたは命令が記録されている溝の中の隆起構造などの機械的にエンコードされているデバイス、および前述の任意の適切な組合せを含むこともできる。本明細書において使用されるとき、コンピュータ可読ストレージ媒体は、それ自体が、電波または他の自由に伝搬する電磁波、導波管または他の送信媒体を介して伝搬する電磁波（例えば、光ファイバ・ケーブルを通過する光パルス）、あるいはワイヤを介して送信される電気信号などの一過性の信号であると解釈されるべきではない。

本明細書に記載されたコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ可読ストレージ媒体から各コンピューティング・デバイス／処理デバイスへ、またはネットワーク（例えば、インターネット、ローカル・エリア・ネットワーク、広域ネットワーク、または無線ネットワーク、あるいはその組合せ）を介して外部コンピュータまたは外部ストレージ・デバイスへダウンロードされ得る。このネットワークは、銅伝送ケーブル、光伝送ファイバ、無線送信、ルータ、ファイアウォール、スイッチ、ゲートウェイ・コンピュータ、またはエッジ・サーバ、あるいはその組合せを含むことができる。各コンピューティング・デバイス／処理デバイス内のネットワーク・アダプタ・カードまたはネットワーク・インターフェイスは、コンピュータ可読プログラム命令をネットワークから受信し、それらのコンピュータ可読プログラム命令を各コンピューティング・デバイス／処理デバイス内のコンピュータ可読ストレージ媒体に格納するために転送する。本発明のさまざまな態様の動作を実行するためのコンピュータ可読プログラム命令は、アセンブラ命令、命令セット・アーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、集積回路のための構成データ、あるいは、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ（Ｒ）、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語などの手続き型プログラミング言語を含む１つまたは複数のプログラミング言語の任意の組合せで記述されたソース・コードまたはオブジェクト・コードのいずれかであることができる。コンピュータ可読プログラム命令は、ユーザのコンピュータ上で全体的に実行すること、ユーザのコンピュータ上でスタンドアロン・ソフトウェア・パッケージとして部分的に実行すること、ユーザのコンピュータ上およびリモート・コンピュータ上でそれぞれ部分的に実行すること、あるいはリモート・コンピュータ上またはサーバ上で全体的に実行することができる。後者のシナリオでは、リモート・コンピュータは、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）または広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを介してユーザのコンピュータに接続することができ、または接続は、（例えば、インターネット・サービス・プロバイダを使用してインターネットを介して）外部コンピュータに対して行われ得る。一部の実施形態では、本発明の態様を実行するために、例えばプログラマブル論理回路、フィールドプログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、またはプログラマブル・ロジック・アレイ（ＰＬＡ）を含む電子回路は、コンピュータ可読プログラム命令の状態情報を利用することによって、電子回路をカスタマイズするためのコンピュータ可読プログラム命令を実行することができる。

本発明の態様は、本明細書において、本発明の実施形態に従って、方法、装置（システム）、およびコンピュータ・プログラム製品のフローチャート図またはブロック図あるいはその両方を参照して説明される。フローチャート図またはブロック図あるいはその両方の各ブロック、ならびにフローチャート図またはブロック図あるいはその両方に含まれるブロックの組合せが、コンピュータ可読プログラム命令によって実装され得るということが理解されるであろう。これらのコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサを介して実行される命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方のブロックに指定される機能／動作を実施する手段を作り出すべく、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサに提供されてマシンを作り出すものであることができる。これらのコンピュータ可読プログラム命令は、命令が格納されたコンピュータ可読ストレージ媒体がフローチャートまたはブロック図あるいはその両方のブロックに指定される機能／動作の態様を実施する命令を含んでいる１つの製品を含むように、コンピュータ可読ストレージ媒体に格納され、コンピュータ、プログラム可能なデータ処理装置、または他のデバイス、あるいはその組合せに特定の方式で機能するように指示できるものであることもできる。コンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ上、他のプログラム可能な装置上、または他のデバイス上で実行される命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方のブロックに指定される機能／動作を実施するように、コンピュータ、他のプログラム可能なデータ処理装置、または他のデバイスに読み込むこともでき、それによって、一連の操作可能な動作を、コンピュータ上、他のプログラム可能な装置上、またはコンピュータ実装プロセスを生成する他のデバイス上で実行させる。

図内のフローチャートおよびブロック図は、本発明のさまざまな実施形態に従って、システム、方法、およびコンピュータ・プログラム製品の可能な実装のアーキテクチャ、機能、および動作を示す。これに関連して、フローチャートまたはブロック図内の各ブロックは、１つまたは複数の規定された論理機能を実装するための１つまたは複数の実行可能な命令を含んでいる、命令のモジュール、セグメント、または部分を表すことができる。一部の代替の実装では、ブロックに示された機能は、図に示された順序とは異なる順序で発生することができる。例えば、連続して示された２つのブロックは、実際には、含まれている機能に応じて、実質的に同時に実行されるか、または場合によってはそれらのブロックは逆の順序で実行され得る。ブロック図またはフローチャート図あるいはその両方の各ブロック、ならびにブロック図またはフローチャート図あるいはその両方に含まれるブロックの組合せは、規定された機能または動作を実行するか、または専用ハードウェアとコンピュータ命令の組合せを実行する専用ハードウェアベースのシステムによって実装され得るということにも注意することになる。

上記では、１つのコンピュータまたは複数のコンピュータあるいはその両方で実行されるコンピュータ・プログラム製品のコンピュータ実行可能命令との一般的な関連において、対象が説明されたが、当業者は、本開示が他のプログラム・モジュールと組み合わせられるか、または他のプログラム・モジュールと組み合わせて実装され得るということを認識するであろう。通常、プログラム・モジュールは、特定のタスクを実行するか、または特定の抽象データ型を実装するか、あるいはその両方を行うルーチン、プログラム、コンポーネント、データ構造などを含む。さらに、当業者は、本発明のコンピュータ実装方法が、シングルプロセッサ・コンピュータ・システムまたはマルチプロセッサ・コンピュータ・システム、ミニコンピューティング・デバイス、メインフレーム・コンピュータ、さらにコンピュータ、ハンドヘルド・コンピューティング・デバイス（例えば、ＰＤＡ、電話）、マイクロプロセッサベースまたはプログラム可能な家庭用電化製品または産業用電子機器などを含む、他のコンピュータ・システム構成を使用して実践され得るということを理解するであろう。示された態様は、通信ネットワークを介してリンクされたリモート処理デバイスによってタスクが実行される、分散コンピューティング環境内で実践されてもよい。ただし、本開示の態様の全部ではないとしても一部は、スタンドアロン・コンピュータ上で実践され得る。分散コンピューティング環境において、プログラム・モジュールは、ローカルおよびリモートの両方のメモリ・ストレージ・デバイスに配置され得る。

本出願において使用されるとき、「コンポーネント」、「システム」、「プラットフォーム」、「インターフェイス」などの用語は、１つまたは複数の特定の機能を含むコンピュータ関連の実体または操作可能なマシンに関連する実体を指すことができるか、またはそれらの実体を含むことができるか、あるいはその両方が可能である。本明細書で開示された実体は、ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアの組合せ、ソフトウェア、または実行中のソフトウェアのいずれかであることができる。例えば、コンポーネントは、プロセッサ上で実行されるプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行ファイル、実行のスレッド、プログラム、またはコンピュータ、あるいはその組合せであることができるが、これらに限定されない。例として、サーバ上で実行されるアプリケーションおよびサーバの両方が、コンポーネントであることができる。１つまたは複数のコンポーネントが、プロセス内または実行のスレッド内あるいはその両方に存在することができ、コンポーネントは、１つのコンピュータ上に局在するか、または２つ以上のコンピュータ間で分散されるか、あるいはその両方が可能である。別の例では、各コンポーネントは、さまざまなデータ構造が格納されているさまざまなコンピュータ可読媒体から実行できる。コンポーネントは、１つまたは複数のデータ・パケット（例えば、ローカル・システム内または分散システム内の別のコンポーネントと情報をやりとりするか、またはインターネットなどのネットワークを経由して、信号を介して他のシステムと情報をやりとりするか、あるいはその両方によって情報をやりとりする、１つのコンポーネントからのデータ）を含んでいる信号などに従って、ローカルまたはリモートあるいはその両方のプロセスを介して通信できる。別の例として、コンポーネントは、電気または電子回路によって操作される機械的部品によって提供される特定の機能を有する装置であることができ、このコンポーネントはプロセッサによって実行されるソフトウェア・アプリケーションまたはファームウェア・アプリケーションによって操作される。そのような場合、プロセッサは、装置の内部または外部に存在することができ、ソフトウェア・アプリケーションまたはファームウェア・アプリケーションの少なくとも一部を実行できる。さらに別の例として、コンポーネントは、機械的部品を含まない電子コンポーネントを介して特定の機能を提供する装置であることができ、それらの電子コンポーネントは、電子コンポーネントの機能の少なくとも一部を与えるソフトウェアまたはファームウェアを実行するためのプロセッサまたは他の手段を含むことができる。一態様では、コンポーネントは、例えばクラウド・コンピューティング・システム内で、仮想マシンを介して電子コンポーネントをエミュレートすることができる。

加えて、「または」という用語は、排他的論理和ではなく、包含的論理和を意味するよう意図されている。すなわち、特に指定されない限り、または文脈から明らかでない限り、「ＸがＡまたはＢを採用する」は、自然な包含的順列のいずれかを意味するよう意図されている。すなわち、ＸがＡを採用するか、ＸがＢを採用するか、またはＸがＡおよびＢの両方を採用する場合、「ＸがＡまたはＢを採用する」が、前述の事例のいずれかにおいて満たされる。さらに、本明細書および添付の図面において使用されるような冠詞「ａ」および「ａｎ」は、単数形を対象にすることが特に指定されない限り、または文脈から明らかでない限り、「１つまたは複数」を意味すると一般に解釈されるべきである。本明細書において使用されるとき、「例」または「例示的」あるいはその両方の用語は、例、事例、または実例となることを意味するために使用される。誤解を避けるために、本明細書で開示された対象は、そのような例によって制限されない。加えて、「例」または「例示的」あるいはその両方として本明細書に記載された任意の態様または設計は、他の態様または設計よりも好ましいか、または有利であると必ずしも解釈されず、当業者に知られている同等の例示的な構造および技術を除外するよう意図されていない。

本明細書において使用されるとき、「プロセッサ」という用語は、シングルコア・プロセッサと、ソフトウェアのマルチスレッド実行機能を備えるシングルプロセッサと、マルチコア・プロセッサと、ソフトウェアのマルチスレッド実行機能を備えるマルチコア・プロセッサと、ハードウェアのマルチスレッド技術を備えるマルチコア・プロセッサと、並列プラットフォームと、分散共有メモリを備える並列プラットフォームとを含むが、これらに限定されない、実質的に任意の計算処理ユニットまたはデバイスを指すことができる。さらに、プロセッサは、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：application specific integrated circuit）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：digital signal processor）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ：programmable logic controller）、複合プログラム可能論理デバイス（ＣＰＬＤ：complex programmable logic device）、個別のゲートまたはトランジスタ論理、個別のハードウェア・コンポーネント、あるいは本明細書に記載された機能を実行するように設計されたこれらの任意の組合せを指すことができる。さらに、プロセッサは、空間利用を最適化し、ユーザ機器の性能を向上するために、分子および量子ドットベースのトランジスタ、スイッチ、およびゲートなどの、ただしこれらに限定されない、ナノスケール・アーキテクチャを利用することができる。プロセッサは、計算処理ユニットの組合せとして実装されてもよい。本開示では、コンポーネントの動作および機能に関連する「ストア」、「ストレージ」、「データ・ストア」、「データ・ストレージ」、「データベース」、および実質的に任意の他の情報格納コンポーネントなどの用語は、「メモリ・コンポーネント」、「メモリ」内に具現化された実体、またはメモリを含んでいるコンポーネントを指すために使用される。本明細書に記載されたメモリまたはメモリ・コンポーネントあるいはその両方が、揮発性メモリまたは不揮発性メモリのいずれかであることができ、あるいは揮発性メモリおよび不揮発性メモリの両方を含むことができるということが、理解されるべきである。不揮発性メモリの例としては、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、電気的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュ・メモリ、または不揮発性ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）（例えば、強誘電体ＲＡＭ（ＦｅＲＡＭ）が挙げられるが、これらに限定されない。揮発性メモリは、例えば外部キャッシュ・メモリとして機能できる、ＲＡＭを含むことができる。例えばＲＡＭは、シンクロナスＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、ダブル・データ・レートＳＤＲＡＭ（ＤＤＲＳＤＲＡＭ）、拡張ＳＤＲＡＭ（ＥＳＤＲＡＭ）、シンクリンクＤＲＡＭ（ＳＬＤＲＡＭ）、ダイレクト・ラムバスＲＡＭ（ＤＲＲＡＭ）、ダイレクト・ラムバス・ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＤＲＡＭ）、およびラムバス・ダイナミックＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ：Rambus dynamic RAM）などの、ただしこれらに限定されない、多くの形態で利用可能である。さらに、本明細書において開示されたシステムまたはコンピュータ実装方法のメモリ・コンポーネントは、これらおよび任意の他の適切な種類のメモリを含むが、これらに限定されない、メモリを含むよう意図されている。

前述した内容は、システム、コンピュータ・プログラム製品、およびコンピュータ実装方法の単なる例を含んでいる。当然ながら、本開示を説明する目的で、コンポーネント、製品、またはコンピュータ実装方法、あるいはその組合せの考えられるすべての組合せについて説明することは不可能であるが、当業者は、本開示の多くのさらなる組合せおよび並替えが可能であるということを認識できる。さらに、「含む」、「有する」、「所有する」などの用語が、発明を実施するための形態、特許請求の範囲、付録、および図面において使用される範囲では、そのような用語は、「備えている」が特許請求における暫定的な用語として使用されるときに解釈されるような、用語「備えている」と同様の方法で、包含的であるよう意図されている。さまざまな実施形態の説明は、例示の目的で提示されているが、網羅的であることは意図されておらず、開示された実施形態に制限されない。説明された実施形態の範囲から逸脱することなく多くの変更および変形が可能であることは、当業者にとって明らかであろう。本明細書で使用された用語は、実施形態の原理、実際の適用、または市場で見られる技術を超える技術的改良を最も適切に説明するため、または他の当業者が本明細書で開示された実施形態を理解できるようにするために選択されている。

Claims

コンピュータ実行可能コンポーネントを格納するメモリと、
前記メモリに格納された前記コンピュータ実行可能コンポーネントを実行するプロセッサとを備えているシステムであって、前記コンピュータ実行可能コンポーネントが、
前記プロセッサに動作可能なように結合され、導体と誘電体の間の界面および誘電体間の界面を複数のパネルに離散化することによって境界要素法を使用して超伝導量子ビットの表面関与を解析して、前記導体と誘電体の間の前記界面および前記誘電体間の前記界面の一方または両方に含まれるアモルファス層に蓄えられるエネルギーの量を決定するシミュレーション・コンポーネントを含んでいる、システム。
前記エネルギーの量を決定することにおいて、前記誘電体間の界面が、前記超伝導量子ビットの誘電体基板と誘電体化合物とが隣接する第１の領域を含むとして、前記複数のパネルの少なくとも１つが前記誘電体基板から前記誘電体化合物へ向けて突き出て得られるボックスを考慮する、請求項１に記載のシステム。
前記導体と誘電体の間の界面が、前記超伝導量子ビットの量子ビット金属化層と前記超伝導量子ビットの結晶半導体基板との間の第１のアモルファス酸化層であり、前記誘電体間の界面が、前記結晶半導体基板と誘電体化合物との間の第２のアモルファス酸化層である、請求項１または２に記載のシステム。
前記プロセッサに動作可能なように結合され、前記複数のパネルからの導体パネルのメッシュ上に誘起された電荷に基づいて、前記導体と誘電体の間の前記界面に含まれるアモルファス層に蓄えられたエネルギーの量を決定する導体解析コンポーネントをさらに備えている、請求項１～３のいずれか１項に記載のシステム。
前記導体パネルのメッシュが、前記超伝導量子ビットの量子ビット金属化層を特徴付け、前記導体パネルのメッシュの第１の部分が、前記量子ビット金属化層のエッジを特徴付け、前記量子ビット金属化層の中心領域を特徴付ける前記導体パネルのメッシュの第２の部分よりも微細である、請求項４に記載のシステム。
前記プロセッサに動作可能なように結合され、前記複数のパネルからパネルのメッシュ上に誘起された第２の電荷、および前記超伝導量子ビットの量子ビット・パッドの側面上の電場に基づいて、前記誘電体間の界面に含まれる第２のアモルファス層に蓄えられたエネルギーの第２の量を計算する、誘電体解析コンポーネントをさらに備えている、請求項４に記載のシステム。
前記導体パネルのメッシュ上に誘起された前記電荷が収束量である、請求項６に記載のシステム。
プロセッサに動作可能なように結合されたシステムによって、導体と誘電体の間の界面および誘電体間の界面を複数のパネルに離散化することによって境界要素法を使用して超伝導量子ビットの表面関与を解析して、前記導体と誘電体の間の前記界面および前記誘電体間の前記界面の一方または両方に含まれるアモルファス層に蓄えられるエネルギーの量を決定すること
を含んでいる、コンピュータ実装方法。
前記エネルギーの量を決定することが、前記誘電体間の界面が、前記超伝導量子ビットの誘電体基板と誘電体化合物とが隣接する第１の領域を含むとして、前記複数のパネルの少なくとも１つが前記誘電体基板から前記誘電体化合物へ突き出て得られるボックスを考慮することを含んでいる、請求項８に記載のコンピュータ実装方法。
前記導体と誘電体の間の界面が、前記超伝導量子ビットの量子ビット金属化層と前記超伝導量子ビットの結晶半導体基板との間の第１の界面であり、前記誘電体間の界面が、前記結晶半導体基板と誘電体化合物との間の第２の界面である、請求項８または９に記載のコンピュータ実装方法。
前記システムによって、前記複数のパネルから導体パネルのメッシュ上に誘起された電荷に基づいて、前記導体と誘電体の間の前記界面に含まれるアモルファス層に蓄えられたエネルギーの量を決定することをさらに含んでいる、請求項８～１０のいずれか１項に記載のコンピュータ実装方法。
前記導体パネルのメッシュが、前記超伝導量子ビットの量子ビット金属化層を特徴付け、前記導体パネルのメッシュの第１の部分が、前記量子ビット金属化層のエッジを特徴付け、前記量子ビット金属化層の中心領域を特徴付ける前記導体パネルのメッシュの第２の部分よりも微細である、請求項１１に記載のコンピュータ実装方法。
前記システムによって、前記複数のパネルからパネルのメッシュ上に誘起された第２の電荷、および前記超伝導量子ビットの量子ビット・パッドの側面上の電場に基づいて、前記誘電体間の前記界面に含まれる第２のアモルファス層に蓄えられたエネルギーの第２の量を決定することをさらに含んでいる、請求項１１に記載のコンピュータ実装方法。
前記アモルファス層に蓄えられた前記エネルギーの量が、前記導体パネルのメッシュ上に誘起された前記電荷の関数である、請求項１３に記載のコンピュータ実装方法。
超伝導量子ビットの表面関与率を決定するコンピュータ・プログラムであって、プロセッサに、請求項８から１４のいずれかに記載の方法を実行させる、コンピュータ・プログラム。
コンピュータ実行可能コンポーネントを格納するメモリと、
前記メモリに格納された前記コンピュータ実行可能コンポーネントを実行するプロセッサとを備えているシステムであって、前記コンピュータ実行可能コンポーネントが、
前記プロセッサに動作可能なように結合され、境界要素法を使用して超伝導量子ビットの表面関与を解析して、前記超伝導量子ビットの導体と誘電体の間の界面および誘電体間の界面のアモルファス領域に蓄えられたエネルギーの量を決定するシミュレーション・コンポーネントを含んでいる、システム。
前記エネルギーの量を決定することにおいて、前記誘電体間の界面が、前記超伝導量子ビットの誘電体基板と誘電体化合物とが隣接する第１の領域を含むとして、前記誘電体間の前記界面を離散化した複数のパネルの少なくとも１つが前記誘電体基板から前記誘電体化合物へ突き出て得られるボックスを考慮する、請求項１６に記載のシステム。
前記プロセッサに動作可能なように結合され、前記導体と誘電体の間の界面で導体パネルのメッシュ上に誘起された第１の電荷に基づいて、前記導体と誘電体の間の前記界面の前記アモルファス領域に蓄えられた前記エネルギーの量を決定する導体解析コンポーネントと、
前記プロセッサに動作可能なように結合され、前記誘電体間の界面でパネルのメッシュ上に誘起された第２の電荷、および前記超伝導量子ビットの量子ビット・パッドの側面上の電場に基づいて、前記誘電体間の界面の前記アモルファス領域に蓄えられた前記エネルギーの量を計算する誘電体解析コンポーネントとをさらに備えている、請求項１６または１７に記載のシステム。
前記導体パネルのメッシュが、前記超伝導量子ビットの量子ビット金属化層を特徴付け、前記導体パネルのメッシュの第１の部分が、前記量子ビット金属化層のエッジを特徴付け、前記量子ビット金属化層の中心領域を特徴付ける前記導体パネルのメッシュの第２の部分よりも微細である、請求項１８に記載のシステム。
超伝導量子ビットの表面関与率を決定するコンピュータ・プログラムであって、プロセッサに、請求項１６から１９のいずれかに記載の方法を実行させる、コンピュータ・プログラム。