JP7205850B2

JP7205850B2 - 可変磁気結合回路

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Publication number: JP7205850B2
Application number: JP2018076790A
Authority: JP
Inventors: 文樹吉原
Original assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Current assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Priority date: 2018-04-12
Filing date: 2018-04-12
Publication date: 2023-01-17
Anticipated expiration: 2038-04-12
Also published as: JP2019186418A

Description

本発明は、可変磁気結合回路に関する。

近年、磁束量子ビットなどの回路要素間の可変磁気結合を行う可変磁気結合回路が知られている（例えば、非特許文献１を参照）。このような従来の可変磁気結合回路では、磁束制御（磁束バイアス）を用いて、可変磁気結合を制御していた。

R.Harris, et al.,"Compound Josephson-junction coupler for flux qubits with minimal crosstalk"PHYSICAL REVIEW B 80, 052506(2009)

しかしながら、上述した従来の可変磁気結合回路では、制御に２系統の磁束バイアスを必要とするため、磁束バイアス同士の混線が発生することがあった。また、従来の可変磁気結合回路では、磁束バイアスによって磁気結合を制御するために、例えば、立体的に配線を交差させるクロスオーバ構造などの複雑な構造を必要としていた。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、構造を簡略化しつつ、制御における混線を低減することができる可変磁気結合回路を提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、磁束の状態を有する回路要素である被結合対象の間で磁気結合する可変磁気結合回路であって、ループ状に電流が流れる超伝導体のループ経路と、前記ループ経路上に配置されたインダクタ部と、前記ループ経路上に配置され、前記ループ経路上で直列接続された少なくとも２つのジョセフソン接合を有し、前記２つのジョセフソン接合による干渉であるアハロノフ・キャッシャー効果を利用して、与えられた電荷に基づいて、前記被結合対象の間の磁気結合強度を変更する結合強度変更部とを備えることを特徴とする可変磁気結合回路である。

また、本発明の一態様は、上記の可変磁気結合回路において、磁気結合される２つの前記被結合対象のうちの少なくとも１つは、超伝導量子回路であることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、上記の可変磁気結合回路において、磁気結合される２つの前記被結合対象は、いずれも磁束量子ビット回路であることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、上記の可変磁気結合回路において、磁気結合される２つの前記被結合対象は、磁束量子ビット回路と超伝導共振回路とであることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、上記の可変磁気結合回路において、磁気結合される２つの前記被結合対象には、第１の被結合対象と、第２の被結合対象とが含まれ、前記結合強度変更部は、前記第１の被結合対象と前記第２の被結合対象との結合を解除するゼロ結合状態にする場合に、前記第１の被結合対象と前記ループ経路との間の第１の相互インダクタンス、前記第２の被結合対象と前記ループ経路との間の第２の相互インダクタンス、及び前記ループ経路の自己インダクタンスに基づく結合強度を示す可変成分と、前記第１の被結合対象と前記第２の被結合対象との間の第３の相互インダクタンスに基づく結合強度を示す固定成分とが打ち消すように、前記電荷が与えられることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、上記の可変磁気結合回路において、前記インダクタ部は、前記ループ経路上に配置された１つ以上のジョセフソン接合を備えることを特徴とする。

本発明によれば、構造を簡略化しつつ、制御における混線を低減することができる。

第１の実施形態による可変磁気結合回路の一例を示すブロック図である。第１の実施形態による可変磁気結合回路の電荷制御の動作原理を説明する図である。第１の実施形態による可変磁気結合回路におけるゼロ結合の動作原理を説明する図である。第１の実施形態による可変磁気結合回路によって、磁束量子ビットを結合する場合の一例を示すブロック図である。第２の実施形態による可変磁気結合回路の一例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態による可変磁気結合回路について、図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態による可変磁気結合回路１の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、可変磁気結合回路１は、ループ経路１１と、コイル１２と、結合強度変更部１３とを備える。

可変磁気結合回路１は、磁束の状態（電流の状態）を有する回路要素である被結合対象（２１、２２）の間で磁気結合する超伝導量子回路である。可変磁気結合回路１は、例えば、被結合対象２１と、被結合対象２２との間に配置され、被結合対象２１と被結合対象２２との間の磁気結合を制御する。
なお、本実施形態において、被結合対象２１と被結合対象２２とは、特に区別しない場合には、被結合対象２０として説明する。

被結合対象２０（第１の被結合対象の一例）は、磁束の状態（電流の状態）を有する回路要素であり、例えば、超伝導体のループ経路と、インピーダンス部とを備える超伝導量子回路である。被結合対象２０は、例えば、磁束量子ビット、超伝導共振回路、等である。なお、超伝導量子回路には、抵抗成分は含まれない。
図１において、被結合対象２１は、超伝導量子回路であり、ループ経路２１１と、インピーダンス部２１２とを備える。

ループ経路２１１は、超伝導体で構成されたループ状の経路である。また、インピーダンス部２１２は、インピーダンスＺ_Ａを有する。
また、被結合対象２１は、ループ経路２１１に電流Ｉ_Ａが流れている状態であるものとする。

また、被結合対象２２（第２の被結合対象の一例）は、超伝導量子回路であり、ループ経路２２１と、インピーダンス部２２２とを備える。
ループ経路２２１は、超伝導体で構成されたループ状の経路である。また、インピーダンス部２２２は、インピーダンスＺ_Ｂを有する。
また、被結合対象２２は、ループ経路２２１に電流Ｉ_Ｂが流れている状態であるものとする。

ループ経路１１は、超伝導体で構成された経路であり、ループ状に電流が流れる超伝導体の配線である。ループ経路１１の経路上には、後述するジョセフソン接合１３１及びジョセフソン接合１３２と、コイル１２とが配置されている。また、ループ経路１１は、磁束Φでバイアスされているものとする。
コイル１２（インダクタ部の一例）は、ループ経路１１上に配置されたインダクタである。

結合強度変更部１３は、ループ経路１１上に配置され、直列接続された少なくとも２つのジョセフソン接合（１３１，１３２）を有し、与えられた電荷に基づいて、被結合対象２０の間の磁気結合強度を変更する。結合強度変更部１３は、例えば、電圧源３０から電圧を印加することで、ジョセフソン接合（１３１，１３２）の間の超伝導体に電荷を与えて、アハロノフ・キャッシャー効果（Aharonov Casher効果）によって、被結合対象２１と被結合対象２２との間の磁気結合強度を変更する。なお、以下の説明において、電荷を与えることを、電荷バイアスと表記することがある。

結合強度変更部１３は、電圧源３０からの電圧に基づく電荷バイアスを変更することで、例えば、２つの被結合対象２０の間の磁気結合を解除するゼロ結合の状態から、２つの被結合対象２０の間を磁気結合させる状態まで、被結合対象２０の磁気結合強度を変更する。
また、結合強度変更部１３は、ジョセフソン接合１３１と、ジョセフソン接合１３２と、コンデンサ１３３とを備える。

ジョセフソン接合１３１及びジョセフソン接合１３２は、ループ経路１１上に、例えば、直列に接続され、ループ経路１１上の超伝導体の間に、絶縁体などのトンネル障壁により弱結合を設けることで形成される。
なお、本実施形態において、ジョセフソン接合１３１と、ジョセフソン接合１３２とは、結合強度変更部１３が備える任意のジョセフソン接合を示す場合、又は、特に区別しない場合には、ジョセフソン接合１３０として説明する。

コンデンサ１３３は、第１端がジョセフソン接合１３１と、ジョセフソン接合１３２との間の超伝導体（ループ経路１１）に接続され、第２端が電圧源３０に接続されている。コンデンサ１３３は、電圧源３０から印加された電圧によって、ジョセフソン接合１３１と、ジョセフソン接合１３２との間の超伝導体に電荷バイアスを与えるために利用される。コンデンサ１３３の第１端側（ジョセフソン接合１３１と、ジョセフソン接合１３２との間の超伝導体に接続される側）の電極は、電荷バイアスが与えられる（印加される）電極として機能する。

電圧源３０は、例えば、電池などの直流電源であり、結合強度変更部１３に電荷バイアスを印加するために、電圧を結合強度変更部１３のコンデンサ１３３に電圧を供給する。電圧源３０は、結合強度変更部１３に供給する電圧を変更可能に構成されており、供給する電圧を変更することにより、可変磁気結合回路１の磁気結合強度（被結合対象２０の間の磁気結合の強度）を制御可能である。

次に、本実施形態による可変磁気結合回路１の電荷制御の動作原理について説明する。
図２は、本実施形態による可変磁気結合回路１の電荷制御の動作原理を説明する図である。
図２に示すように、本実施形態による可変磁気結合回路１では、ジョセフソン接合１３１と、ジョセフソン接合１３２との間のループ経路１１に電荷バイアスを与えると、ループ経路１１内の磁束と、ループ経路１１外の磁束との間で、トンネル効果に２つの経路ができる。この２つの経路は、ジョセフソン接合１３１を経由する経路と、ジョセフソン接合１３２を経由する経路とである。可変磁気結合回路１では、この２つの経路の間で干渉が発生し、ジョセフソン接合１３１とジョセフソン接合１３２との間の電荷ｑの大きさによって、干渉の状態が変化する。そのため、電荷バイアスを変化させることにより、ループ経路１１内の磁束と、ループ経路１１外の磁束との間で、トンネル効果を制御することが可能になる。

このように、本実施形態による可変磁気結合回路１では、電荷バイアスによる干渉の変化（アハロノフ・キャッシャー効果）を利用したトンネル効果の制御により、被結合対象２０の間の磁気結合強度を変更する。この場合、磁束バイアスでなく電荷バイアスによって制御するため、被結合対象２０の磁束の状態への影響を抑制できる。

なお、可変磁気結合回路１における被結合対象２０の間の磁気結合強度Ｌｅｆｆは、以下の式（１）で表される。

ここで、Ｍ_ＡＣは、ループ経路２１１とループ経路１１との間の相互インダクタンスであり、Ｍ_ＢＣは、ループ経路２２１とループ経路１１との間の相互インダクタンスである。また、Ｍ_ＡＢは、ループ経路２１１とループ経路２２１との間の相互インダクタンスである。また、Ｌは、ループ経路１１の自己インダクタンスである。

式（１）の第１項は、相互インダクタンスＭ_ＡＣ（第１の相互インダクタンス）、相互インダクタンスＭ_ＢＣ（第２の相互インダクタンス）、及びループ経路１１の自己インダクタンスＬに基づく結合強度を示す可変成分である。また、式（１）の第２項は、相互インダクタンスＭ_ＡＢ（第３の相互インダクタンス）に基づく結合強度を示す固定成分である。
なお、（１／Ｌ）は、エネルギーＥを磁束Φにより２回微分した、以下の式（２）で表される。また、ここでのエネルギーＥは、基底状態のエネルギーであり、可変磁気結合回路１は、常に基底状態で動作する。

電荷バイアスによる干渉の変化によって、磁束Φに対するエネルギーＥの曲線が変化するため、結合強度変更部１３は、与えられた電荷バイアスによって、上記の式（２）により、（１／Ｌ）を制御し、上述した第１項の可変成分の値を変更することで、磁気結合強度Ｌｅｆｆを制御する。

次に、本実施形態による可変磁気結合回路１におけるゼロ結合を行う場合について説明する。
図３は、本実施形態による可変磁気結合回路１におけるゼロ結合の動作原理を説明する図である。

図３において、グラフの縦軸は、結合強度を示し、横軸は、電荷ｑ／（２ｅ）を示している。ここで、ｅは、電気素量である。また、波形Ｗ１は、電荷ｑ／（２ｅ）の変化に対する上記の式（１）の第１項（可変成分）の変化を示している。また、波形Ｗ２は、上記の式（１）の第２項（固定成分）を示している。

波形Ｗ１の第１項（可変成分）は、（１／Ｌ）が上述した式（２）によりエネルギーＥの磁束Φに対する２階微分であるため、負の値になっており、電荷ｑ０において、第１項（可変成分の値と、波形Ｗ２の第２項（固定成分）の値とが等しくなる。すなわち、結合強度変更部１３は、電荷ｑ０が与えられることにより、磁気結合強度Ｌｅｆｆを“０”（ゼロ）にすることが可能である。

このように、本実施形態による可変磁気結合回路１では、結合強度変更部１３は、被結合対象２１と被結合対象２２との結合を解除するゼロ結合状態にする場合に、式（１）の第１項（可変成分）と、式（１）の第２項（固定成分）とが打ち消すように、電荷ｑ０が与えられる。

次に、図４を参照して、本実施形態による可変磁気結合回路１を磁束量子ビットの結合に使用した場合の一例について説明する。
図４は、本実施形態による可変磁気結合回路１によって、磁束量子ビットを結合する場合の一例を示すブロック図である。

図４に示すように、可変磁気結合回路１は、２つの被結合対象２０の間に接合され、２つの被結合対象２０は、それぞれ磁束量子ビット（磁束量子ビット回路）である。
被結合対象２１は、磁束量子ビットであり、インピーダンス部２１２として、ジョセフソン接合２１２Ａ、ジョセフソン接合２１２Ｂ、及びジョセフソン接合２１２Ｃを備える。

ジョセフソン接合２１２Ａ、ジョセフソン接合２１２Ｂ、及びジョセフソン接合２１２Ｃは、ループ経路２１１上に、直列に接続されている。また、ジョセフソン接合２１２Ａ及びジョセフソン接合２１２Ｂは、ジョセフソン接合２１２Ｃよりも臨界電流が大きく設定されている。

また、被結合対象２２は、磁束量子ビットであり、インピーダンス部２２２として、ジョセフソン接合２２２Ａ、ジョセフソン接合２２２Ｂ、及びジョセフソン接合２２２Ｃを備える。

ジョセフソン接合２２２Ａ、ジョセフソン接合２２２Ｂ、及びジョセフソン接合２２２Ｃは、ループ経路２２１上に、直列に接続されている。また、ジョセフソン接合２２２Ａ及びジョセフソン接合２２２Ｂは、ジョセフソン接合２２２Ｃよりも臨界電流が大きく設定されている。

図４において、可変磁気結合回路１は、電圧源３０によって供給される電圧が制御されることによって、結合強度変更部１３に与えられる電荷が制御される。可変磁気結合回路１では、結合強度変更部１３に与えられる電荷の制御によって、磁束量子ビットである２つの被結合対象２０の間の磁気結合強度を、ゼロ結合状態から強い磁気結合状態である深結合状態まで制御することが可能である。ここで、深結合状態とは、例えば、磁気結合強度が、量子ビット、又は共振回路の周波数と同程度以上となる結合状態である。

以上説明したように、本実施形態による可変磁気結合回路１は、磁束の状態（電流の状態）を有する回路要素である被結合対象２０の間で磁気結合する可変磁気結合回路であって、ループ経路１１と、コイル１２（インダクタ部）と、結合強度変更部１３とを備える。ループ経路１１は、ループ状に電流が流れる超伝導体の経路（配線）である。コイル１２は、ループ経路１１上に配置されるインダクタである。結合強度変更部１３は、ループ経路１１上に配置され、直列接続された少なくとも２つのジョセフソン接合１３０（１３１，１３２）を有し、与えられた電荷（電荷バイアス）に基づいて、被結合対象２０の間の磁気結合強度を変更する。

これにより、本実施形態による可変磁気結合回路１は、結合強度変更部１３に与えられた電荷（電荷バイアス）によって、２つのジョセフソン接合１３０（１３１，１３２）による干渉であるアハロノフ・キャッシャー効果によって、被結合対象２０の間の磁気結合強度を変更することができる。
本実施形態による可変磁気結合回路１では、電荷（電荷バイアス）によって、磁気結合強度を変更することができるため、以下の３つの特性を満たすことが可能である。
（ａ）被結合対象２０の間のゼロ結合の実現
（ｂ）制御における磁束バイアス同士の混線の低減
（ｃ）クロスオーバ構造などの複雑な構造を必要としない構造の簡略化

本実施形態による可変磁気結合回路１は、電荷バイアスによって磁気結合強度を制御するため、２系統の磁束バイアスを必要とした従来の可変磁気結合回路に比べて、磁束バイアスによる制御を１系統減らすことができる。なお、ここでの従来の２系統の磁束デバイスとは、１系統は、磁束Φをゼロではない動作点にバイアスするためのものであり、もう１系統は、磁気結合強度の制御用である。

例えば、可変磁気結合回路がｒｆ－ＳＱＵＩＤ（Radio Frequency-Superconducting Quantum Interference Device）であり、磁気結合が１０箇所必要な超伝導量子回路があった場合に、２系統の磁束バイアスを必要とした従来の可変磁気結合回路では、Ｃ（２０，２）＝１９０通りの混線チャネルの組合せが発生することになる。これに対して、本実施形態による可変磁気結合回路１は、ｒｆ－ＳＱＵＩＤである場合には、１系統の磁束バイアスと１系統の電荷バイアスを必要であるため、混線チャネルの組合せは、磁束バイアス同士の混線と電荷バイアス同士の混線とを併せてもＣ（１０，２）×２＝９０通りであり、従来の可変磁気結合回路の半分以下となる。そのため、本実施形態による可変磁気結合回路１は、制御における混線の低減することができる。

また、本実施形態では、ジョセフソン接合１３０は、例えば、π接合のような特殊なジョセフソン接合である必要はない。ただし、ジョセフソン接合１３０は、π接合のような特殊なジョセフソン接合であってもよく、この場合、磁束Φがゼロでよいため、磁束Φをゼロではない動作点にバイアスするために使用していた直流磁束バイアスを１系統低減できる。

また、本実施形態による可変磁気結合回路１は、電荷バイアスによる制御であるため、従来の可変磁気結合回路のような立体的な配線の交差であるクロスオーバ構造を必要としない。そのため、本実施形態による可変磁気結合回路１は、構造を簡略化（単純化）することが可能であり、製造工程を簡略化することが可能である。

また、本実施形態では、磁気結合される２つの被結合対象２０のうちの少なくとも１つは、超伝導量子回路である。例えば、磁気結合される２つの被結合対象２０は、いずれも磁束量子ビット（磁束量子ビット回路）である（図４参照）。
これにより、本実施形態による可変磁気結合回路１は、例えば、磁束量子ビットなどの超伝導量子回路の間の磁気結合を適切に制御することができる。

また、本実施形態では、磁気結合される２つの被結合対象２０のうちの少なくとも１つは、磁束量子ビット又は超伝導共振回路であってもよい。例えば、磁気結合される２つの被結合対象２０は、磁束量子ビットと超伝導共振回路とであってもよい。
このように、本実施形態による可変磁気結合回路１では、様々な超伝導量子回路の間の磁気結合に利用することができる。本実施形態による可変磁気結合回路１は、例えば、量子アニール方式などの量子コンピュータにおいて、磁束量子ビット同士の可変磁気結合に容易に利用することができる。

この場合、量子コンピュータは、可変磁気結合回路１と同様の効果を奏し、回路構成や演算操作を簡略化することができるとともに、混線の低減及び演算操作速度の向上が期待できる。また、本実施形態による可変磁気結合回路１は、従来の磁束バイアス制御の可変磁気結合回路１との互換性を有しているため、量子コンピュータの一部の可変磁気結合回路を、本実施形態による可変磁気結合回路１に置き換えることも可能である。
なお、量子コンピュータは、量子アニール方式に限定されるものではなく、他の方式の量子コンピュータであってもよい。

また、本実施形態では、磁気結合される２つの被結合対象２０には、第１の被結合対象（例えば、被結合対象２１）と、第２の被結合対象（例えば、被結合対象２２）とが含まれる。結合強度変更部１３は、第１の被結合対象と第２の被結合対象との結合を解除するゼロ結合状態にする場合に、可変成分（上記の式（１）の第１項）と、固定成分（上記の式（１）の第２項）とが打ち消すように、電荷が与えられる。ここで、可変成分は、例えば、被結合対象２１とループ経路１１との間の相互インダクタンスＭ_ＡＣ（第１の相互インダクタンス）、被結合対象２２とループ経路１１との間の相互インダクタンスＭ_ＢＣ（第２の相互インダクタンス）、及びループ経路１１の自己インダクタンスＬに基づく結合強度を示す。また、固定成分は、被結合対象２１と被結合対象２２との間の相互インダクタンスＭ_ＡＢ（第３の相互インダクタンス）に基づく結合強度を示す。なお、被結合対象２１のループ経路２１１と被結合対象２２のループ経路２２１とは、固定の距離に配置されているため、固定成分は、固定値（定数値）となる。
これにより、本実施形態による可変磁気結合回路１は、与える電荷を制御することにより、被結合対象２１と被結合対象２２との間のゼロ結合状態を実現することができる。

［第２の実施形態］
次に、図面を参照して、第２の実施形態による可変磁気結合回路１ａについて説明する。
本実施形態では、インダクタ部１２ａに、コイル１２の代わりにジョセフソン接合（１２１，１２２）を用いる場合の一例について説明する。

図５は、本実施形態による可変磁気結合回路１ａの一例を示すブロック図である。
図５に示すように、可変磁気結合回路１ａは、ループ経路１１と、インダクタ部１２ａと、結合強度変更部１３とを備える。
なお、この図において、図１に示す第１の実施形態と同一の構成には、同一の符号を付与し、その説明を省略する。

インダクタ部１２ａは、ループ経路１１上に配置された２つのジョセフソン接合（１２１，１２２）を備える。すなわち、インダクタ部１２ａは、ループ経路１１上に配置された１つ以上のジョセフソン接合１２０を備える。

ジョセフソン接合１２１及びジョセフソン接合１２２は、ループ経路１１上に流れる電流が自身の臨界電流よりも十分に小さい場合に、インダクタとして機能する。なお、ジョセフソン接合１２１及びジョセフソン接合１２２は、ジョセフソン接合１３０よりも臨界電流が大きく設定されている。
なお、本実施形態において、ジョセフソン接合１２１と、ジョセフソン接合１２２とは、インダクタ部１２ａが備える任意のジョセフソン接合を示す場合、又は、特に区別しない場合には、ジョセフソン接合１２０として説明する。

インダクタ部１２ａ以外の構成は、第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
また、本実施形態による可変磁気結合回路１ａの動作原理についても第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。

以上説明したように、本実施形態による可変磁気結合回路１ａは、ループ経路１１と、インダクタ部１２ａと、結合強度変更部１３とを備える。また、インダクタ部１２ａは、ループ経路１１上に配置された１つ以上のジョセフソン接合１２０を備える。
これにより、本実施形態による可変磁気結合回路１ａは、１つ以上のジョセフソン接合１２０がインダクタとして機能するため、上述した第１の実施形態と同様の効果を奏し、構造を簡略化しつつ、制御における混線を低減することができる。

なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の各実施形態において、結合強度変更部１３は、２つのジョセフソン接合１３０を備える例を説明したが、これに限定されるものではなく、２つ以上のジョセフソン接合１３０を備えるようにしてもよい。結合強度変更部１３は、２つ以上の偶数個のジョセフソン接合１３０を備える場合には、一部の区間が重なり合う平行した超伝導体の配線の重なり合う部分に絶縁体を配置することでジョセフソン接合１３０を用意に形成することができるため、結合強度変更部１３をより簡易な構成で実現することができる。

また、上記の各実施形態において、被結合対象２０として、磁束量子ビット、及び超伝導共振回路を適用する例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、マイクロ波の導波路（超伝導電送線路）に適用してもよい。すなわち、磁気結合される２つの被結合対象２０のうちの少なくとも１つは、マイクロ波の導波路（超伝導電送線路）であってもよい。
また、上記の各実施形態において、可変磁気結合回路１（１ａ）を量子コンピュータに適用する例を説明したが、他の超伝導回路を用いた量子情報処理に適用してもよいし、超伝導デジタル回路、超伝導検出器などに適用してもよい。

また、上記の各実施形態において、結合強度変更部１３は、電荷バイアスを与えるためのコンデンサ１３３を含む例を説明したが、これに限定されるものではない。結合強度変更部１３は、例えば、電荷バイアスを与えるための電極を備えるようにしてもよいし、外部にコンデンサ１３３を備えるようにしてもよい。
また、上記の第２の実施形態において、インダクタ部１２ａが２つのジョセフソン接合１２０を備える例を説明したが、これに限定されるものではなく、１つ又は３つ以上のジョセフソン接合１２０を備えるようにしてもよい。
また、上述した図４において、磁束量子ビットの一例を説明したが、これに限定されるものではない。磁束量子ビットは、例えば、３つ以上の大きい接合のジョセフソン接合などの他の構成の磁束量子ビットであってもよい。

１，１ａ可変磁気結合回路、１１，２１１，２２１ループ経路、１２コイル、１２ａインダクタ部、１３結合強度変更部、２０，２１，２２被結合対象、３０電圧源、１２０，１２１，１２２，１３０，１３１，１３２，２１２Ａ，２１２Ｂ，２１２Ｃ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２２Ｃジョセフソン接合、１３３コンデンサ、２１２，２２２インピーダンス部

Claims

磁束の状態を有する回路要素である被結合対象の間で磁気結合する可変磁気結合回路であって、
ループ状に電流が流れる超伝導体のループ経路と、
前記ループ経路上に配置されたインダクタ部と、
前記ループ経路上に配置され、前記ループ経路上で直列接続された少なくとも２つのジョセフソン接合を有し、前記２つのジョセフソン接合による干渉であるアハロノフ・キャッシャー効果を利用して、与えられた電荷に基づいて、前記被結合対象の間の磁気結合強度を変更する結合強度変更部と
を備えることを特徴とする可変磁気結合回路。
磁気結合される２つの前記被結合対象のうちの少なくとも１つは、超伝導量子回路である
ことを特徴とする請求項１に記載の可変磁気結合回路。
磁気結合される２つの前記被結合対象は、いずれも磁束量子ビット回路である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の可変磁気結合回路。
磁気結合される２つの前記被結合対象は、磁束量子ビット回路と超伝導共振回路とである
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の可変磁気結合回路。
磁気結合される２つの前記被結合対象には、第１の被結合対象と、第２の被結合対象とが含まれ、
前記結合強度変更部は、
前記第１の被結合対象と前記第２の被結合対象との結合を解除するゼロ結合状態にする場合に、前記第１の被結合対象と前記ループ経路との間の第１の相互インダクタンス、前記第２の被結合対象と前記ループ経路との間の第２の相互インダクタンス、及び前記ループ経路の自己インダクタンスに基づく結合強度を示す可変成分と、前記第１の被結合対象と前記第２の被結合対象との間の第３の相互インダクタンスに基づく結合強度を示す固定成分とが打ち消すように、前記電荷が与えられる
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の可変磁気結合回路。
前記インダクタ部は、前記ループ経路上に配置された１つ以上のジョセフソン接合を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の可変磁気結合回路。