通过超导体中的磁场进行的量子位调谐

技术领域

本发明总体上涉及用于调节量子处理器中的量子位(quantum bits)的谐振频率的设备、制造方法和制造系统。更具体地，本发明涉及一种用于通过超导体中的磁场进行量子位调谐的装置、方法和系统。

背景技术

在下文中，词语或短语中的“Q”前缀指示在量子计算上下文中该词语或短语的引用，除非在使用时明确区分。

分子和亚原子粒子遵循量子力学定律，量子力学是探索物理世界如何在基本水平上工作的物理学分支。在这个水平，颗粒以奇怪的方式表现，同时呈现多于一个状态，并且与非常远的其他颗粒相互作用。量子计算利用这些量子现象来处理信息。

我们今天使用的计算机被称为经典计算机(在此也被称为“常规”计算机或常规节点，或“CN”)。在所谓的Von Neumann架构中，传统计算机使用利用半导体材料和技术制造的传统处理器、半导体存储器、以及磁性或固态存储装置。具体地，传统计算机中的处理器是二进制处理器，即，对在1和0中表示的二进制数据进行操作。

一个量子处理器(Q处理器)使用量子位器件(在此紧凑地称为“量子位”(qubit)、多个“量子位”)的奇数性质来执行计算任务。在量子力学运行的具体领域中，物质颗粒能以多种状态存在，如“开”状态、“关”状态以及同时“开”和“关”状态。在使用半导体处理器的经典计算限于仅使用接通和关断状态(在二进制代码中相当于1和0)的情况下，Q处理器利用这些物质的量子状态来输出在数据计算中可用的信号。

常规计算机以位编码信息。每个位可以取1或0的值。这些1和0用作最终驱动计算机功能的开/关开关。另一方面，量子计算机是基于量子位的，根据量子物理学的两个关键原理：叠加和缠结，这些量子位不同于经典的计算机。重叠意味着每个量子位可以同时表示1和0两者。纠缠意味着叠加中的量子位能够以非经典的方式彼此相关；即，一个量子位(无论是一个1还是一个0或者两者)的状态可以取决于另一个量子位的状态，并且存在当两个量子位缠结时比当单独对它们进行处理时可以确认的关于这两个量子位的更多信息。

使用这两种原理，量子位作为更复杂的信息处理器运行，使量子计算机能够以允许它们解决难于使用常规计算机处理的问题的方式起作用。IBM已经成功地构建并且证明了使用超导量子位的Q处理器的可操作性(IBM是国际商业机器公司在美国和其他国家的注册商标。)

一个超导量子位包括一个约瑟夫逊结(Josephson junction)。一个约瑟夫逊结是通过用一种非超导材料将两个薄膜超导金属层分离而形成的。当使超导层中的金属变得超导时-例如通过将金属的温度降低到特定的低温温度-电子对可以从一个超导层穿过非超导层穿隧到另一超导层。在一个量子位中，该约瑟夫逊结(其作为一个分散的非线性电感器起作用)与形成一个非线性微波振荡器的一个或多个电容性器件并联地电气连接。该振荡器具有一个由该量子位中的电感值和电容值确定的共振/过渡频率。任何对术语“量子位”的引用都是对采用约瑟夫逊结的超导量子位振荡器电路的引用，除非在使用时明确区分。

在超导状态下，该材料首先对电流通过不提供电阻。当电阻下降到零时，电流可在材料内部循环而不耗散任何能量。其次，该材料表现出迈斯纳效应(Meissner effect)，即只要它们足够弱，外部磁场不会穿透超导体，而是保留在其表面。当这种材料不再展现这些特性中的一个或两个时，这种材料被称为不再是超导的。

超导材料的临界温度是材料开始表现出超导特性的温度。超导材料对电流的流动呈现出非常低的或零电阻率。一个临界场是对于一个给定温度的最高磁场，在该温度下一种材料保持超导。

超导体一般分为两种类型之一。I型超导体在临界场表现出单一过渡。当达到临界场时，I型超导体从非超导状态转变到超导状态。II型超导体包括两个临界场和两个过渡区。在该下临界场处或以下，II型超导体表现出一种超导状态。在上临界场之上，II型超导体没有表现出超导特性。在上临界场和下临界场之间，II型超导体呈现混合态。在混合状态下，II型超导体表现出不完全的迈斯纳效应，即在特定位置的量化包中的外部磁场穿透超导体材料。

迈斯纳效应是由于在超导体材料的表面处产生持续电流。持续电流是不需要外部电源的永久电流。所述持续电流产生相反的磁场，以抵消整个所述超导体材料体中的外部磁场。在超导状态下，由于零电阻特性，持续电流不会随时间衰减。

高于临界温度的超导体材料允许外部磁场的穿透。在保持外部磁场的同时将超导材料冷却到临界温度或低于临界温度导致产生持续电流。由于超导体材料对电流通过不提供阻力，持续电流无限期地流动。外部磁场可以被关闭或完全移除，并且保持持续电流。所述持续电流在超导体材料外部产生磁场。由这些持续电流产生的磁场补偿来自关闭的外部磁场的磁通量变化。超导材料用作永磁体，只要温度不升高到临界温度以上。

由量子位处理的信息以微波频率范围内的微波信号/光子的形式被携带或传输。一个量子位输出的微波频率由该量子位的共振频率确定。这些微波信号被捕获、处理和分析，以解译其中编码的量子信息。一个读出电路是与该量子位耦连以便捕获、读取和测量该量子位的量子状态的一个电路。读出电路的输出是Q处理器可用来执行计算的信息。

一个超导量子位具有两个量子状态-|0>和|1>。这两个状态可以是原子的两个能量状态，例如一个超导人工原子(超导量子位)的接地(|0>)和第一激发状态(|1>)。其他实例包括核或电子自旋的自旋向上和自旋向下、晶体缺陷的两个位置、以及量子点的两个状态。因为该系统具有量子性质，所以这两个状态的任何组合被允许并且是有效的。

为了使量子位可靠的量子计算，量子电路，例如量子位本身，与这些量子位相关联的读出电路以及该Q处理器的其他部分必须不改变该量子位的能量状态，例如通过注入或耗散能量，以任何显著的方式或影响该量子位的|0>与|1>状态之间的相对相位。对以量子信息操作的任何电路的这种操作约束使得制造在这种电路中使用的半导体和超导结构的特殊考虑成为必要。

这些说明性实施例认识到，在制造该量子位时，即，当在一个Q处理器芯片上制造该量子位振荡器的约瑟夫逊结和电容元件时，一个量子位的共振频率是固有地固定的。这些说明性实施例进一步认识到，在一个Q处理器的最简单的实现方式中，需要至少两个量子位来实施一个量子逻辑门。因此，一个Q处理器芯片典型地被制造成在单个Q处理器芯片上具有至少2个、但经常是8个、16个或更多个量子位。

一些量子位是固定频率的量子位，即它们的谐振频率是不可变的。其他量子位是频率可调的量子位。Q处理器可以采用固定频率的量子位、频率可调谐的量子位、或者它们的组合。

这些说明性实施例认识到难以制造具有特定的准确频率或相邻量子位之间的准确频率差的单结转座子(transmons)或固定频率超导量子位。这主要是因为约瑟夫逊结的临界电流在制造过程中不是一个很好控制的参数。这导致了具有相同设计和面积并且制造在同一芯片上的约瑟夫逊结的临界电流相对宽的扩展。

这些说明性实施例认识到，当一个芯片上的两个相邻耦联的量子位的共振频率是相同的或在一个阈值频带内或它们的更高的过渡频率是处于共振或接近共振时，那么可能发生负面效应，例如串扰、量子去相干、能量衰减、混合状态的产生，非预期的信息传递、量子态泄漏等。具有这样的量子位还可以负面地影响某些量子门(如交叉谐振门)的性能或效用，这些量子门对该门在其上运行的量子位的谐振频率谱具有严格的要求。因此，说明性实施例认识到Q处理器中基于耦联的固定频率量子位的一个挑战是相邻量子位之间的频率拥挤或频率冲突，特别是当使用交叉谐振门时。

重要的是要注意，虽然所提出的量子位调谐技术是由解决用交叉谐振门起作用的同一芯片上的多个耦联的量子位的频率冲突的需要来激励的，所提出的量子位调谐技术是一般性的，并且可以应用于芯片上的其他种类的量子装置，这些量子装置要求量子位调谐而不穿透装置封装。

这些说明性实施例认识到一个频率可调谐的量子位(以下简要地称为“可调谐的量子位”)具有一个通量相关的电感。频率可调性可以例如通过用包括一个或多个约瑟夫逊结的一个超导环路替换一个固定频率量子位的单个约瑟夫逊结来实现。通过改变穿过该回路的磁场，该回路的电感改变，这进而改变该量子位的共振频率，由此使得该量子位可调谐。说明性实施例认识到，基于可调谐频率量子位的Q处理器中的一个挑战是对导致移相的通量噪声的敏感性。

目前，当芯片上的通量可调谐的量子位的频率必须改变时，有两种主要的方法被用于现有技术，以应用或改变穿过该量子位的回路的通量。第一种方法是使用附接到该量子位芯片封装上的一个全局超导线圈。这种方法具有以下优点：具有不穿透器件封装的外部完全可控的磁源。这样的外部源可以良好地过滤并且避免若干负面影响。这种方法的缺点是不能单独地控制和调谐这些量子位。

第二种方法是使用放置在Q处理器芯片上并且在量子位附近布线的片上磁场线或通量线。这种方法的优点是：1-它是可缩放的，2-使能用于大Q处理器的高密度通量线系统，3-允许对单独的量子位进行调谐和控制。这种方法的缺点是：1-它在Q处理器与外部环境之间引入了额外的噪声通道，这些噪声通道可能负面地影响Q处理器的相干性和性能；2-难以在器件封装内部的量子位附近制造和路由片上通量线。

发明内容

说明性实施例提供了一种超导器件、其制造方法和系统。一个实施例的超导量子位调谐装置包括第一层，该第一层被配置为产生磁场，该第一层包括一种在低温温度范围内展现超导性的材料。在一个实施例中，该器件包括Q处理器芯片的量子位，其中该第一层被配置为与该量子位磁性地相互作用，这样使得该第一层的第一磁通量通过第一频移值引起该量子位的第一谐振频率的第一变化。

在实施例中，该装置包括加热元件，该加热元件被配置成用于将该第一层的一部分加热到高于临界温度。在实施例中，该设备包括被配置成向第一层施加磁场的磁性元件。在一个实施例中，该加热元件是电阻器。在一个实施例中，该加热元件是光源。

在一个实施例中，该器件包括超导材料导线，该导线形成为线圈结构。在一实施例中，加热元件是多个加热元件之一，各加热元件配置成将第一层的对应部分加热到临界温度以上。

在一个实施例中，该第一层的每个部分被配置为与该Q处理器的多个量子位中的对应的量子位磁性地相互作用，从而使得每个部分的磁通量引起该对应的量子位的共振频率的改变。在实施例中，第一层在20开尔文与0.01开尔文之间的温度范围内(包括该范围的两端)操作时产生第一磁通量。

在一个实施例中，该装置包括被配置为产生磁场的第二层，该第二层包括一种在低温温度范围内展现超导性的材料。在实施例中，器件包括设置在芯片的表面上的磁性元件，其中，第一层形成在芯片的相对表面上。在一个实施例中，该量子位形成在该Q处理器芯片的第一表面上。在实施例中，第一层形成在Q处理器芯片的相对表面上。

在一个实施例中，该装置包括磁性元件，该磁性元件被配置为将磁场施加到该第一层上，该磁性元件被布置在第一芯片上。在实施例中，第一层布置在第二芯片上。

一个实施例包括一种制造量子位调谐装置的方法。在实施方式中，该方法包括形成被配置为产生磁场的第一层，该第一层包括在低温温度范围内表现出超导性的材料。在一个实施例中，该方法包括在Q处理器芯片上形成量子位，其中该第一层被配置为与该量子位磁性地相互作用，这样使得该第一层的第一磁通量通过该第一频移值引起该量子位的第一谐振频率的第一变化。

在一个实施例中，该方法包括形成被配置为产生磁场的第二层，该第二层包括在低温温度范围内表现出超导性的材料。在实施例中，第一层在20开尔文与0.01开尔文之间的温度范围内(包括该范围的两端)操作时产生第一磁通量。

在一个实施例中，该方法包括将磁性元件布置在芯片的表面上，其中第一层形成在芯片的相对表面上。在一个实施例中，该量子位形成在该Q处理器芯片的一个第一表面上。在实施例中，第一层形成在Q处理器芯片的相对表面上。

一个实施例包括一种调谐量子位的方法。在一个实施例中，该方法包括通过第一层的一部分产生第一磁场，该第一层包括一种在低温温度范围内展现超导性的材料，该第一层的该部分高于临界温度。在实施例中，该方法包括将第一层的该部分至少冷却至临界温度。在实施例中，该方法包括响应于将第一层的该部分至少冷却至临界温度而产生第二磁场，该第二磁场与Q处理器芯片的量子位磁性地相互作用，这样使得该第一层的第一磁通量通过该第一频移值引起该量子位的第一谐振频率的第一变化。

在一个实施例中，该方法包括在冷却第一层的该部分之前，用加热元件加热第一层的该部分高于临界温度。在一个实施例中，该加热元件是电阻器。在实施例中，加热元件被嵌入在Q处理器芯片中。

在一个实施例中，该方法包括在冷却该部分之后，关闭穿过第一层的该部分的第一磁场。在实施例中，该方法包括生成穿过第一层的第二部分的第三磁场。

在一个实施例中，该方法包括在临界温度或低于临界温度冷却第一层的第二部分。在一个实施例中，该方法包括响应于冷却该第二部分而产生一个第四磁场以与该Q处理器芯片的第二量子位磁性地相互作用，这样使得该第一层的第二磁通量通过第二频移值引起该第二量子位的第二谐振频率的第一变化。

在一个实施例中，该方法包括在冷却第一层的该部分的同时维持第一磁场。在一个实施例中，该方法包括在该Q处理器芯片的一个第一表面上形成该量子位。

在一个实施例中，该方法包括在Q处理器芯片的相对表面上形成第一层。在一个实施例中，该方法包括由一个超导材料导线形成一个线圈结构，该线圈结构被配置为产生该第一磁场。

在一个实施例中，该方法包括在芯片的第一表面上形成第一层。在一个实施例中，该方法包括在该芯片的相反表面上形成该线圈结构。在一个实施例中，该方法包括使用光源将第一层的部分加热到临界温度以上。

在一个实施例中，第一层的临界温度在20开尔文和0.01开尔文之间，包括该范围的两端。在一个实施例中，该方法包括测量一组量子位以确定一组量子位频率。在一个实施例中，该方法包括分析该组量子位频率以确定该组量子位之间的频率拥挤的实例。

在一实施例中，该方法包括形成多个线圈结构，该多个线圈结构被配置成产生该第一磁场。在一个实施例中，该方法包括将第一层的多个部分加热到高于临界温度。

在一个实施例中，该方法包括产生多个磁场，每个磁场对应于第一层的多个部分的一部分。在实施例中，该方法包括将第一层的多个部分至少冷却至临界温度。在实施例中，该方法包括响应于将第一层的多个部分至少冷却到临界温度而产生第二多个磁场，该第二多个磁场与该Q处理器芯片的多个量子位磁性地相互作用，这样使得该第一层的多个磁通量中的每个磁通量通过第一频移值引起该多个量子位中的对应量子位的第一谐振频率的第一变化。

实施例包括计算机可用程序产品。计算机可用程序产品包括计算机可读存储设备以及存储在存储设备上的程序指令。

在一个实施例中，计算机可用代码被存储在数据处理系统中的计算机可读存储设备中，并且其中计算机可用代码通过网络从远程数据处理系统被传送。在实施例中，计算机可用代码被存储在服务器数据处理系统中的计算机可读存储设备中，并且其中计算机可用代码通过网络被下载到远程数据处理系统，以供在与远程数据处理系统相关联的计算机可读存储设备中使用

实施例包括计算机系统。计算机系统包括处理器、计算机可读存储器和计算机可读存储设备，以及存储在存储设备上的用于经由存储器由处理器执行的程序指令。

附图说明

在所附权利要求中阐述了被认为是本发明特性的新颖特征。然而，在结合附图阅读时，通过参考说明性实施例的以下详细描述，将最好地理解本发明本身以及使用的优选模式、其他目的及其优点，其中：

图1描绘了可以根据一个说明性实施例改进的全局超导线圈的现有技术的实例配置的框图；

图2描绘了根据一个说明性实施例的一种用于在超导体中使用磁场的量子位调谐的装置的实例配置的框图；

图3描绘了根据一个说明性实施例的量子位调谐装置的示范性配置的截面图；

图4描绘了根据一个说明性实施例的量子位调谐装置的示范性配置的截面图；

图5描绘了根据一个说明性实施例的量子位调谐装置的示范性配置的截面图；

图6描绘了根据一个说明性实施例的量子位调谐装置的示范性配置的截面图；

图7描绘了根据一个说明性实施例的量子位调谐装置的示范性配置的截面图；

图8描绘了根据一个说明性实施例的量子位调谐装置的示范性配置的截面图；

图9描绘了根据一个说明性实施例的量子位调谐装置的示范性配置的截面图；

图10描绘了根据一个说明性实施例的量子位调谐装置的示范性配置的截面图；

图11描绘了根据一个说明性实施例的量子位调谐装置的示范性配置的截面图；

图12描绘了根据一个说明性实施例的量子位调谐装置的示范性配置的截面图；

图13描绘了根据一个说明性实施例的量子位调谐装置的示范性配置的截面图；

图14描绘了根据一个说明性实施例的量子位调谐装置的示范性配置的截面图；

图15描绘了根据一个说明性实施例的用于在超导体中使用磁场的量子位调谐的装置的实例配置的框图；

图16描绘了根据一个说明性实施例的量子位调谐装置的示范性配置的截面图；

图17描绘了根据一个说明性实施例的量子位调谐装置的示范性配置的截面图；

图18描绘了根据一个说明性实施例的量子位调谐装置的示范性配置的截面图；

图19描绘了根据一个说明性实施例的量子位调谐装置的示范性配置的截面图；

图20描绘了根据一个说明性实施例的一种用于在超导体中使用磁场的量子位调谐的装置的实例配置的框图；

图21描绘了根据一个说明性实施例的量子位调谐装置的示范性配置的截面图；

图22描绘了根据一个说明性实施例的量子位调谐装置的示范性配置的截面图；

图23描绘了根据一个说明性实施例用于调谐量子位的示例过程的流程图；

图24描绘了根据一个说明性实施例用于调谐量子位的示例过程的流程图；并且

图25描绘了根据一个说明性实施例用于调谐量子位的示例过程的流程图。

具体实施方式

用于描述本发明的说明性实施例总体上着手解决并且解决以上所说明的对单个芯片上的单独可调的量子位的需要。说明性实施例提供了一种用于使用超导体中的磁场进行量子位调谐的方法和装置。

这里描述为关于一个或多个频率发生的操作应当被解释为关于该一个或多个频率的信号发生。对“信号”的所有引用是对微波信号的引用，除非在使用时明确区分。在说明性实施例的范围内，处于九十三开尔文及以下的温度被视为低温温度。

一个实施例提供了一种用于使用超导体中的磁场进行量子位调谐的装置的配置。另一个实施例提供了一种用于使用超导体中的磁场进行量子位调谐的装置的制造方法，这样使得该方法可以被实施为一个软件应用程序。实施制造方法实施例的应用可以被配置成用于结合现有的超导体制造系统(如光刻系统)进行操作。

为了描述的清楚，并且在不暗示对其的任何限制的情况下，使用一些示例配置来描述说明性实施例。根据本公开，本领域普通技术人员将能够想到用于实现所描述目的的所描述配置的许多更改、适配和修改，并且这些更改、适配和修改被考虑在说明性实施例的范围内。

此外，在这些附图和这些说明性实施例中使用了这些示例量子位、线圈或磁通量感应结构、壳体、壳体、以及其他电路部件的简化图。在实际制造或电路中，在不脱离说明性实施例的范围的情况下，可存在本文未示出或描述的额外结构或组件，或不同于示出但出于本文描述的目的的结构或组件。

此外，仅作为示例关于特定的实际或假设组件来描述说明性实施例。由不同说明性实施例描述的步骤可以被适配用于使用不同部件来制造电路，这些部件可以被有目的化或者重新目的化为以所描述的方式提供功能，并且此类适配被构想在说明性实施例的范围内。

仅作为实例，关于某些类型的材料、电特性、台阶、形状、尺寸、数量、频率、电路、部件和应用来描述说明性实施例。这些和其他类似产物的任何特定表现不旨在限制本发明。可以在说明性实施例的范围内选择这些和其他类似产物的任何合适的表现。

本公开中的示例仅用于描述的清楚性，并且不限于说明性实施例。在此列出的任何优点仅是实例并且不旨在限制这些说明性实施例。另外的或不同的优点可以通过特定的说明性实施例来实现。此外，特定说明性实施例可具有上文列出的优点中的一些、全部或没有优点。

参见图1，该图描绘了可以根据说明性实施例改进的全局超导线圈的现有技术的实例配置的框图。印刷电路板(PCB)100包括微波连接器101、芯片102和实现方式中可能需要的其他部件。芯片102是包括多个量子位(例如，量子位104和106)的一个Q处理器的实例。在一个实施例中，芯片102可以使用一个壳体安装在印刷电路板100上，该壳体的一个非限制性实例在此进行描述。

全局超导线圈108是一个通量感应结构，它被放置在芯片102附近以便向芯片102上的所有量子位提供偏置通量。全局超导线圈108与芯片102不同并且是分离的。全局超导线圈108通过在金属芯或金属棒周围缠绕具有非常薄的绝缘涂层的超导线而形成，超导线的两端终止于接触部110和112。直流电(DC)-电流A-流过线圈以产生磁通量Φ。通量Φ使量子位104和106的输出频率改变某个量。该超导环路的通量依赖性是周期性的。穿过这些量子位回路的通量的量值取决于它们与全局超导线圈108的距离，并且还取决于对于这些不同的量子位可能不相等的背景磁场。总体上，一旦全局超导线圈108的位置相对于芯片102是固定的，并且芯片102的磁性环境在一个设施中是稳定的，芯片102上的量子位104和106的频率变化就不能使用一个全局超导线圈108彼此独立地进行调谐。

参见图2，该图描绘了根据一个说明性实施例的一种用于在超导体中使用磁场进行量子位调谐的装置的实例配置的框图。配置200包括芯片202和在实现中可能需要的其他组件。芯片202是包括多个量子位(例如，量子位204和206)的一个Q处理器的实例。

与图1的全局超导线圈108相比，图2的配置200描绘了包括一个第一层210的芯片208。第一层210包括在低温温度范围的一部分中表现出超导的材料。在实施例中，第一层210是薄膜层。例如，第一层210可以是图案化膜或覆盖膜。在实施例中，第一层210包括在大约0.01-20开尔文的温度范围(包括温度范围的两端)中表现出超导性的材料。例如，第一层210可以使用II型超导体材料形成。

线圈214被配置为产生作用在第一层210处的磁场。在实施例中，多个线圈被配置为产生作用在第一层210处的磁场。例如，多个线圈可经配置以在第一层210处产生均匀磁场。在实施例中，每个线圈被配置为在第一层210的特定部分处产生特定磁场。在一个实施例中，第一层210的每个特定部分对应于芯片202上的一个单独的量子位。例如，线圈214在第一层210的一个第一部分处产生一个第一磁场并且该第一部分通量偏置量子位204(并且因此与量子位204相关联)。

在下文中，量子位特定线圈、量子位特定部分以及对应的量子位的组被称为“Q组”。一个实施例相对于第一层的对应部分形成和定位这样一个量子位特定的线圈，其方式为使得来自该量子位特定的线圈的磁场线主要与该对应的部分相互作用并且与对应于其他量子位特定的线圈的相邻部分的任何磁干扰被维持在一个可接受的公差极限内。一个实施例相对于相应的量子位形成并定位这样一个量子位特定部分，其方式为使得形成该量子位特定部分的磁场线主要与该相应的量子位相互作用，并且与相邻量子位的任何磁干扰被维持在一个可接受的容许限度内。

每个线圈可选地安装在平台212上，平台212是单独的可移除平台，例如，单独的PCB。平台212可用于以可移动方式、可移除方式或两者相对于第一层210定位每个线圈。例如，在一个实施例中，一个线圈可相对于第一层移动或重新定位，例如以用于改进与第一层的一部分的磁性相互作用、减少与第一层的第二部分的不合意的干扰，或这些和其他目标的某一组合。

第一层210被配置为响应于暴露于由线圈产生的外部磁场并且冷却到第一层210的临界温度以下而充当永磁体。第一层210产生磁通量，该磁通量穿过(或穿过)一个量子位的超导回路，该超导回路包括一个约瑟夫逊结的电感。穿过该量子位的回路的通量引起该约瑟夫逊结的电感的变化，这进而导致该量子位回路的共振频率的变化。以这种方式工作，第一层210的一部分以一种方式与量子位204相互作用，以便引起量子位204的频率的实质性的(大于该阈值)量的变化或移位。在一个实施例中，第一层210的第二部分以一种类似的方式相对于量子位206工作。

图2所示的取向(它对应地示出了位于量子位204-206之下的这些量子位专用的线圈214-216)是一个优选的取向，但不旨在是限制性的。如将从本披露中变得清楚的，一个量子位特定的线圈可以相对于对应的量子位在其他方向上进行定向，以便实现对应的量子位的量子位特定的频移效应。线圈的不同取向和(多个)线圈的组合产生范围从显著到可忽略的不同量的通量。虽然一些取向在目前可获得的超导Q处理器实现方式中是有用的，但其他取向可以在采用非超导量子位的其他潜在的量子装置中得到应用。

此外，在一个实施例中，每个量子位专用线圈的磁通量是通过调节通过用于该量子位专用线圈的一对专用触点提供给该量子位专用线圈的电流来独立地和动态地控制的。在一个实施例中，在将第一层210冷却到临界温度或低于临界温度之后，关闭每个量子位特定的线圈。在实施例中，在将第一层210冷却到临界温度或低于临界温度之后去除芯片212。在另一个实施例中，芯片212保持在适当位置，但是在第一层210冷却到临界温度或低于临界温度之后，芯片212上的线圈不再被偏置。

不暗示任何特定的实施例提供任何特定的优点或性质，可以通过以特定的方式实现实施例而实现的一些优点或性质包括但不限于：1-每个线圈独立于允许同时调谐整个多个量子位的其他线圈；2-每个线圈主要通量偏置第一层的一部分；3-第一层可以被冷却到低于临界温度；4-芯片208可以保持热平衡；并且5-芯片212可以被移除或者线圈214-216被关闭，同时第一层210充当永磁体。

不同的量子处理应用对于量子位的通量偏置可以具有不同的要求。在一些实现方式中，可能必须垂直于超导量子位的平面施加磁场偏置。在一些其他实现方式中，可能必须平行于超导量子位或其他量子装置的平面施加磁场偏置。这些其他要求和实现方式被构想在说明性实施例的范围内。一个实施例的Q个组中的这些线圈可以相对于该超导材料的其对应部分而被不同地定向。一个实施例的Q组中的这些部分可以相对于其对应的量子位不同地定向。此外，在一个实施例中，一个线圈可以与一个量子位具有一一对应的关系；在另一个实施例中，一个线圈可以与多个量子位具有一对n的对应关系；在另一个实施例中，n个线圈可以具有与一个量子位的n对一的对应关系，其中几个线圈对应于一个单一的量子位；在另一个实施例中，n个线圈可以具有与量子位的n到m的对应关系，其中一组n个线圈对应于一组m个量子位。在另一个实施例中，一个线圈可以与一个量子位具有零对一的对应关系，其中没有线圈对应于芯片上的某些量子位。一组四个线圈可以提供该量子位的位置处的磁场的全向量控制，从而允许设置对应量子位的特定位置处的磁场的所有三个空间向量分量(即，幅值和方向)。

正如可以从所披露的多种配置看出，可以针对共振频移独立地控制每个量子位。此外，对于多量子位芯片上的一个单独的量子位，可以静态地设置或迭代地改变该移位。另外，量子位和线圈可以相对于彼此被不同地定向和分组以实现这些偏移，从而在空间受限的实现方式中给出了多种实现方式替代方案。

参见图3，该图描绘了根据一个说明性实施例的一个量子位调谐装置的一个示范性配置的横截面。配置300描绘了包括量子位304的芯片302、包括第一层308的芯片306、以及包括线圈312的芯片310。在一个实施例中，芯片306被布置在芯片310与芯片302之间。第一层308包括在低温温度范围的一部分中表现出超导的材料。在实施例中，第一层308包括在大约1-10开尔文的温度范围(包括温度范围的两端)中表现出超导性的材料。例如，第一层308可以使用II型超导体材料形成。在一个实施例中，第一层308被布置在芯片306的面向芯片310的一个表面上。在实施例中，线圈312设置在芯片310的背离第一层308的表面上。

线圈312被配置为产生作用于第一层308的磁场。在一实施例中，多个线圈经配置以产生作用于第一层308的磁场。例如，多个线圈可经配置以在第一层308处产生均匀磁场。在一实施例中，每一线圈经配置以在第一层308的特定部分处产生特定磁场。在一个实施例中，第一层308的每个特定部分对应于芯片302上的一个单独的量子位。例如，线圈312在第一层308的第一部分处产生第一磁场并且该第一部分通量偏置量子位304(并且因此与量子位304相关联)。

参见图4，该图描绘了根据一个说明性实施例的一个量子位调谐装置的一个示范性配置的截面。配置400描绘了包括量子位404的芯片402、包括第一层408的芯片406、以及包括线圈412的芯片410。配置400以与图3中的配置300和图2中的配置200类似的方式操作。在一个实施例中，第一层408被布置在芯片406的面向量子位404的一个表面上。在实施例中，线圈412设置在芯片410的背向第一层408的表面上。

参见图5，该图描绘了根据一个说明性实施例的一个量子位调谐装置的一个示范性配置的截面。配置500描绘了包括量子位504的芯片502、包括第一层508的芯片506以及包括线圈512的芯片510。配置500以与图3中的配置300和图4中的配置400类似的方式操作。在实施例中，第一层508设置在芯片506的面向线圈512的表面上。在一个实施例中，线圈512被布置在芯片510的面向量子位504的表面上。

参见图6，该图描绘了根据一个说明性实施例的一个量子位调谐装置的一个示范性配置的横截面。配置600描绘了包括一个量子位604的芯片602、包括一个第一层608和一个第二层614的芯片606、以及包括一个线圈612的芯片610。配置600以与图3中的配置300和图4中的配置400类似的方式操作。在一个实施例中，芯片606被布置在芯片610与芯片602之间。第一层608包括在低温温度范围的一部分中表现出超导性的材料。在一个实施例中，第一层608包括一种材料，该材料在大约1-10开尔文的温度范围内展现出超导性，包括该温度范围的两端。例如，第一层608可以使用II型超导体材料形成。在一个实施例中，第一层608被布置在芯片606的面向芯片602的表面上。在实施例中，线圈612布置在芯片610的背向第一层608的表面上。

第二层614包括在低温温度范围的一部分中表现出超导的材料。在实施例中，第二层614包括在大约1-10开尔文的温度范围(包括温度范围的两端)内展现超导性的材料。例如，可以使用II型超导体材料形成第二层614。在一个实施例中，第二层614被布置在芯片606的面向芯片610的表面上。

线圈612经配置以产生作用于第一层608和第二层614处的磁场。在一实施例中，多个线圈经配置以产生作用于第一层608及第二层614的磁场。例如，多个线圈可经配置以在第一层608及第二层614处产生均匀磁场。

参见图7，该图描绘了根据一个说明性实施例的一个量子位调谐装置的一个示范性配置的横截面。配置700描绘了包括一个量子位704的芯片702、包括一个第一层708和一个第二层714的芯片706、以及包括一个线圈712的芯片710。配置700以与图3中的配置300和图4中的配置400类似的方式操作。在一个实施例中，芯片706被布置在芯片710与芯片702之间。在一个实施例中，线圈712被布置在芯片710的面向芯片706的表面上。

参见图8，该图描绘了根据一个说明性实施例的一个量子位调谐装置的一个示范性配置的横截面。配置800描绘了包括量子位804和第一层806的芯片802，以及包括线圈810的芯片808。配置800以与图3中的配置300和图2中的配置200类似的方式操作。在一个实施例中，量子位804在芯片802的第一表面上形成和配置。在实施例中，芯片802设置在芯片808上方。在一个实施例中，第一层806被布置在芯片802的与量子位804相反的表面上。在实施例中，线圈810设置在芯片808的面向第一层806的表面上。

参见图9，该图描绘了根据一个说明性实施例的一个量子位调谐装置的一个示范性配置的截面。配置900描绘了包括量子位904和第一层906的芯片902以及包括线圈910的芯片908。配置900以与图3中的配置300和图2中的配置200类似的方式操作。在一个实施例中，量子位904在芯片902的第一表面上形成和配置。在一个实施例中，第一层906被布置在芯片902的与量子位904相反的表面上。在实施例中，线圈910设置在芯片908的背向第一层906的表面上。

参见图10，该图描绘了根据一个说明性实施例的一个量子位调谐装置的一个示范性配置的截面。配置1000描绘了包括量子位1004和第一层1006的芯片1002以及包括线圈1010的芯片1008。配置1000以与图3中的配置300和图2中的配置200类似的方式操作。在一个实施例中，量子位1004被形成和配置在芯片1002的一个第一表面上。在一个实施例中，芯片1002被安置在芯片1008下方。在一个实施例中，第一层1006被布置在芯片1002的与量子位1004相反的表面上。在一个实施例中，线圈1010被布置在芯片1008的背离第一层1006的表面上。

参见图11，该图描绘了根据一个说明性实施例的一个量子位调谐装置的一个示范性配置的截面。配置1100描绘了包括量子位1104和第一层1106的芯片1102，以及包括线圈1110的芯片1108。配置1100以与图3中的配置300和图2中的配置200类似的方式操作。在一个实施例中，量子位1104被形成和配置在芯片1102的一个第一表面上。在一个实施例中，芯片1102被布置在芯片1108下方。在一个实施例中，第一层1006被布置在芯片1102的与量子位1104相反的表面上。在一个实施例中，线圈1110被布置在芯片1108的面向芯片1102的表面上。

参见图12，该图描绘了根据一个说明性实施例的一个量子位调谐装置的一个示范性配置的截面。配置1200描绘了包括一个量子位1204的芯片1202以及包括一个第一层1206和一个线圈1210的芯片1208。配置1200以与图3中的配置300和图2中的配置200类似的方式操作。在一个实施例中，第一层1206被形成并且配置在芯片1208的第一表面上。在一个实施例中，芯片1202被安置在芯片1208下方。在一个实施例中，线圈1210被布置在芯片1208的与第一层1206相反的表面上。在一个实施例中，第一层1206被布置在芯片1208的面向芯片1202的一个表面上。

参见图13，该图描绘了根据一个说明性实施例的一个量子位调谐装置的一个示范性配置的截面。配置1300描绘了包括量子位1304的芯片1302以及包括第一层1306和线圈1310的芯片1308。配置1300以与图3中的配置300和图2中的配置200类似的方式操作。在实施例中，第一层1306在芯片1308的第一表面上形成和配置。在一个实施例中，芯片1302被布置在芯片1308下方。在实施例中，线圈1310被布置在芯片1308的与第一层1306相反的表面上。在实施例中，第一层1306设置在芯片1308的背离芯片1302的表面上。

参见图14，该图描绘了根据一个说明性实施例的一个量子位调谐装置的一个示范性配置的截面。配置1400描绘了包括量子位1404的芯片1402、包括第一层1408的芯片1406、以及包括线圈1412的芯片1410。配置1400以与图3中的配置300和图2中的配置200类似的方式操作。在一个实施例中，芯片1402被布置在芯片1410与芯片1402之间。

图2-14的取向不旨在是限制性的。根据本披露，本领域的普通技术人员将能够想象一个或多个量子位、一个或多个层、一个或多个线圈、以及芯片的不同取向，并且来自不同配置和相同配置的特征的组合被构想在这些说明性实施例的范围内。

参见图15，该图描绘了根据一个说明性实施例的一种用于在超导体中使用磁场的量子位调谐的装置的实例配置的框图。配置1500包括芯片1502和在实现方式中可能需要的其他部件。芯片1502是包括多个量子位(例如，量子位1504)的一个Q处理器的实例。

与图1的全局超导线圈108相比，图15的配置1500描绘了包括一个第一层1508的芯片1506。第一层1508包括在低温温度范围的一部分中表现出超导性的材料。在实施例中，第一层1508是薄膜层。例如，第一层1508可以是图案化膜或覆盖膜。在一个实施例中，第一层1508包括在大约1-10开尔文的温度范围(包括温度范围的两端)中表现出超导性的材料。例如，第一层1508可使用II型超导体材料形成。

线圈1512、1514经配置以产生作用于第一层1508的磁场。例如，线圈1512、1514可经配置以在第一层1508处产生均匀磁场。作为另一示例，线圈1512、1514可被配置成亥姆霍兹线圈配置。

芯片1506包括设置在与第一层1508相对的表面上的多个电阻器1510。每一电阻器经配置以将第一层1508的一部分加热到第一层1508的临界温度以上。在实施例中，每个电阻器独立于芯片1506上的其他电阻器进行操作。在实施例中，每个电阻器对应于第一层1508的单独部分。例如，每个电阻器可以加热第一层1508的与芯片1502上的一个不同量子位相关联的一个部分。

第一层1508被配置为响应于暴露于由线圈产生的外部磁场并且冷却到第一层1508的临界温度以下而充当永磁体。第一层1508产生磁通量，该磁通量穿过(或穿过)一个量子位的超导回路，该超导回路包括一个约瑟夫逊结的电感。穿过该量子位的回路的通量引起该约瑟夫逊结的电感的变化，这进而导致该量子位回路的共振频率的变化。以这种方式工作，第一层1508的一部分与量子位1504相互作用，其方式为引起量子位1504的频率的实质性的(大于该阈值)量的变化或移位。

分别示出了定位在芯片1502上方的芯片1506的图15的所描绘的取向是优选取向，但不旨在是限制性的。不同的取向产生了范围从显著到可忽略的不同量的焊剂。虽然一些取向在目前可获得的超导q处理器实现方式中是有用的，但其他取向可以在采用非超导量子位的其他潜在的量子装置中得到应用。

此外，在一个实施例中，由每个电阻器产生的热量是通过调节通过用于该电阻器的专用触点对供应给该电阻器的电流来独立地和动态地控制的。在一实施例中，在由线圈1512、1514产生的磁场稳定且第一层1508的由电阻器加热的部分下降到低于临界温度之后，关闭每一电阻器。在一实施例中，第一层1508的受热部分被冷却到临界温度或低于临界温度，以锁定第一层1508的该部分中产生的磁场。在实施例中，对于使用相应的电阻器的第一层1508的其他部分，重复加热至高于临界温度且冷却至等于或低于临界温度的工艺。在一个实施例中，在加热第一层1508的后续部分之前改变所产生的磁场，以便以不同的频率调谐不同的量子位。

在不暗示任何特定实施例提供任何特定优点或性质的情况下，可以通过以特定方式实现实施例而实现的一些优点或性质包括但不限于：1-仅需要一个线圈来生成磁场；并且在第一层充当永磁体时，可以关闭2-线圈。

不同的量子处理应用对于量子位的通量偏置可以具有不同的要求。在一些实现方式中，可能必须垂直于超导量子位的平面施加磁场偏置。在一些其他实现方式中，可能必须平行于超导量子位或其他量子装置的平面施加磁场偏置。这些其他要求和实现方式被构想在说明性实施例的范围内。(在第一层1508中)产生的磁场的一组四个位置可以在一个量子位的位置处提供磁场的全向量控制，使得能够在对应的量子位的特定位置处设置磁场的所有三个空间向量分量(即，幅值和方向)。

如可以从所披露的多种配置看出，可以针对共振频移独立地控制每个量子位。此外，对于多量子位芯片上的一个单独的量子位，可以静态地设置或迭代地改变该移位。

参见图16，该图描绘了根据一个说明性实施例的一个量子位调谐装置的一个示范性配置的截面。配置1600描绘了包括量子位1604的芯片1602、包括第一层1608和电阻器1610的芯片1606、以及线圈1612-1614。配置1600以与图15中的配置1500类似的方式操作。在一个实施例中，芯片1602被布置在芯片1606下方。第一层1608包括在低温温度范围的一部分中表现出超导性的材料。在实施例中，第一层1608包括在大约1-10开尔文的温度范围(包括温度范围的两端)中表现出超导性的材料。例如，第一层1608可以使用II型超导体材料形成，并且可以是图案化膜或覆盖膜。在一个实施例中，第一层1608被布置在芯片1606的面向芯片1602的表面上。在实施例中，电阻器1610布置在芯片1606的与第一层1608相对的表面上。

电阻器1610经配置以将第一层1608的一部分加热到临界温度以上。在实施例中，每个电阻器被配置为加热第一层的单独部分。线圈1612-1614经配置以产生作用于第一层1608的磁场。例如，线圈可经配置以在第一层1608处产生均匀磁场。

参见图17，该图描绘了根据一个说明性实施例的一个量子位调谐装置的一个示范性配置的截面。配置1700描绘了包括量子位1704的芯片1702、包括第一层1708和电阻器1710的芯片1706、以及线圈1712-1714。配置1700以与图15中的配置1500类似的方式操作。在实施例中，芯片1702布置在芯片1706下方。在实施例中，电阻器1710嵌入在芯片1706中。在一个实施例中，第一层1708被布置在芯片1706的面向芯片1702的表面上。

参见图18，该图描绘了根据一个说明性实施例的一个量子位调谐装置的一个示范性配置的截面。配置1800描绘了芯片1802，该芯片包括一个量子位1804、一个第一层1806、以及一个电阻器1808、以及多个线圈1810-1812。配置1800以与图15中的配置1500类似的方式操作。在一个实施例中，量子位1804被形成并且被布置在芯片1802的一个第一表面上。在一个实施例中，第一层1806被布置在芯片1802的相反表面上。在实施例中，电阻器1808设置在第一层1806上。

参见图19，该图描绘了根据一个说明性实施例的一个量子位调谐装置的一个示范性配置的截面。配置1900描绘了芯片1902，该芯片包括一个量子位1904、一个第一层1906、以及一个电阻器1908、以及多个线圈1910-1912。配置1900以与图15中的配置1500类似的方式操作。在一个实施例中，量子位1904被形成并且被安置在芯片1902的一个第一表面上。在一个实施例中，第一层1906被布置在芯片1902的相反表面上。在实施例中，电阻器1908嵌入在芯片1902中。

图15-19的取向不旨在是限制性的。根据本披露，本领域的普通技术人员将能够想象一个或多个量子位、一个或多个层、一个或多个电阻器、一个或多个线圈、和芯片的不同取向，以及来自不同附图的特征的组合，并且这些取向被构想在这些说明性实施例的范围内。

参见图20，该图描绘了根据一个说明性实施例的一种用于在超导体中使用磁场进行量子位调谐的装置的实例配置的框图。配置2000包括芯片2002和实现中可能需要的其他组件。芯片2002是包括多个量子位(例如，量子位2004)的一个Q处理器的实例。

与图1的全局超导线圈108相比，图20的配置2000描绘了包括一个第一层2008的芯片2006。第一层2008包括在低温温度范围的一部分中表现出超导性的材料。在实施例中，第一层2008是薄膜层。例如，第一层2008可以是图案化膜或覆盖膜。在实施例中，第一层2008包括在大约1-10开尔文的温度范围(包括温度范围的两端)中表现出超导性的材料。例如，第一层2008可以使用II型超导体材料形成。

线圈2014、2016经配置以产生作用于第一层2008的磁场。例如，线圈2014、2016可经配置以在第一层2008处产生均匀磁场。作为另一示例，线圈2014、2016可被配置为亥姆霍兹线圈配置。

激光器2010被配置为在第一层2008的部分2012处产生热量。光源(例如，激光器)2010经配置以将第一层2008的一部分局部加热到第一层2008的临界温度以上。在实施例中，光吸收层(未示出)被放置在芯片2006上的光照在其上的芯片面上。在实施例中，可以移动和定位产生激光的激光源，以瞄准第一层2008的不同部分。例如，激光器2010可以加热与芯片2002上的一个不同的量子位相关联的第一层2008的一部分。

第一层2008被配置为响应于暴露于由线圈产生的外部磁场并且冷却到第一层2008的临界温度以下而充当永磁体。第一层2008产生磁通量，该磁通量穿过(或穿过)一个量子位的超导回路，该超导回路包括一个约瑟夫逊结的电感。穿过该量子位的回路的通量引起该约瑟夫逊结的电感的变化，这进而引起包括该回路的量子位的共振频率的变化。以此方式进行操作，第一层2008的一部分(或一组部分)与量子位2004相互作用，其方式为引起量子位2004的频率上的一个实质性的(大于阈值)量的变化或移位。

图20的所描绘的取向(分别示出了定位在芯片2002上方的芯片2006)是优选取向，但不旨在是限制性的。不同的取向产生了范围从显著到可忽略的不同量的焊剂。虽然一些取向在目前可获得的超导q处理器实现方式中是有用的，但其他取向可以在采用非超导量子位的其他潜在的量子装置中得到应用。

此外，在一个实施例中，由激光器产生的热量被独立地和动态地控制。在实施例中，在由线圈2014、2016产生的磁场稳定并且第一层2008的由光束或激光器2010加热的部分下降到低于临界温度之后，关闭光源或激光器2010。在实施例中，第一层2008的加热部分被冷却至临界温度或低于临界温度，以将所产生的磁场钉扎在第一层2008的部分中。在实施例中，对于使用光源或激光器2010的第一层2008的其他部分，重复加热至高于临界温度且冷却至等于或低于临界温度的工艺。在一个实施例中，在加热第一层2008的一个后续部分之前改变所产生的磁场，以便以不同的频率调谐一个不同的量子位。

在不暗示任何特定实施例提供任何特定优点或性质的情况下，可以通过以特定方式实现实施例而实现的一些优点或性质包括但不限于：1-仅需要一个线圈来生成磁场；并且在第一层充当永磁体时，可以关闭2-线圈。

不同的量子处理应用对于量子位的通量偏置可以具有不同的要求。在一些实现方式中，可能必须垂直于超导量子位的平面施加磁场偏置。在一些其他实现方式中，可能必须平行于超导量子位或其他量子装置的平面施加磁场偏置。这些其他要求和实现方式被构想在说明性实施例的范围内。

如可以从所披露的多种配置看出，可以针对共振频移独立地控制每个量子位。此外，对于多量子位芯片上的一个单独的量子位，可以静态地设置或迭代地改变该移位。

参见图21，该图描绘了根据一个说明性实施例的一个量子位调谐装置的一个示范性配置的截面。配置2100描绘了包括一个量子位2104的芯片2102、包括一个第一层2108的芯片2106、以及线圈2112、2114。配置2100以与图20中的配置2000类似的方式操作。在实施例中，第一层2108被形成并布置在芯片2106的第一表面上。在实施例中，在第一层2108的顶部上沉积光吸收层。在实施例中，芯片2102被布置在芯片2106下方。在一个实施例中，线圈2112、2114被配置为产生一个磁场。在一个实施例中，光束或激光器2110被配置为加热第一层2108的一部分。

参见图22，该图描绘了根据一个说明性实施例的一个量子位调谐装置的一个示范性配置的截面。配置2200描绘了包括量子位2204、第一层2206和线圈2210、2212的芯片2202。配置2200以与图20中的配置2000类似的方式操作。在一个实施例中，量子位2204被形成和设置在芯片2202的第一表面上。在一个实施例中，第一层2206被形成并且设置在芯片2202的与量子位2204相反的表面上。在实施例中，光吸收层沉积在第一层2206的表面上。在一个实施例中，线圈2210、2212被配置为产生一个磁场。在实施例中，激光器2208被配置为加热第一层2206的一部分。

图20-22的取向不旨在是限制性的。根据本披露，本领域的普通技术人员将能够想到量子位、层、光源和激光源、线圈、以及芯片的不同取向，并且这些取向被考虑在这些说明性实施例的范围内。

参见图23，该图描绘了根据一个说明性实施例用于调谐一个量子位的一个示例过程的流程图。过程2300可以在制造系统中实现，例如在操作制造系统的软件应用中实现，以引起所描述的操作。

该实施例测量一组量子位以确定一组量子位频率(框2302)。响应于所确定的该组量子位频率，该实施例分析该组频率以确定频率拥挤(框2304)。在一个实施例中，当Q处理器芯片上的相邻量子位具有在一个阈值频率范围内的共振频率时，发生频率拥挤。例如，阈值频率范围是500MHz。在一个实施例中，该申请基于该频率拥挤分析识别用于调谐的量子位候选项。如果存在频率拥挤并且量子位候选被识别(框2304的是(YES)路径)，该应用程序配置一种超导材料以产生一个特定的磁通量从而引起一个量子位的共振频率的偏移(框2306)。应用返回到框2304以确定频率拥挤的附加实例。该实施例重复方框2306尽可能多的次数以便在一个给定的实现方式中调谐不同的量子位。如果确定没有发生频率拥挤(框2304的否(NO)路径)，则实施例此后结束过程2300。

参见图24，该图描绘了根据一个说明性实施例的配置用于调谐一个量子位的装置的一个示范性过程。过程2400可被实现为图23中的框2306。

当需要在量子位的共振频率上移位时，该实施例将一种超导材料的一部分加热到一个临界温度以上(框2402)。例如，布置在该超导材料上或邻近该超导材料的一个电阻器可以将该超导材料的一部分加热到该临界温度以上。作为另一个实例，一个光源(如一个激光器)可以将该超导材料的一部分加热到该临界温度以上。在一个实施例中，一种超导材料的一部分已经高于该临界温度。在一个实施例中，整个超导材料高于一个临界温度。该施加产生了穿过该超导材料的高于该临界温度的部分的磁场(框2404)。该应用在保持所施加的磁场的同时将该超导材料的部分冷却到低于该临界温度(框2406)。实施例此后结束过程2400。

参见图25，该图描绘了根据一个说明性实施例的配置一种用于调谐量子位的装置的实例过程。过程2500可被实现为图23中的框2306。

当需要在一个量子位的共振频率上移位时，该实施例在高于一个临界温度时穿过一种超导材料的一个第一部分产生一个磁场(方框2502)。例如，多个线圈可以被配置成用于产生磁场，该磁场包括由每个单独线圈产生的磁场的叠加。施加配置通过该部分的磁场(框2504)。在一个实施例中，该施加通过控制该磁场在该超导材料部分处的三个空间维度中的向量分量(量值和方向)来配置该磁场。例如，该应用可以调节该超导材料的第一部分的位置、调节通过任何线圈的电流(幅值和方向)、或其他操作来配置由该多个线圈产生的磁场。该应用将该超导材料的第一部分冷却到该临界温度以下，同时保持所施加的磁场(框2506)。实施例此后结束过程2500。

通量偏置装置的电路元件及其连接可由超导材料制成。超导材料(在低温下，如约10-100毫开尔文(mK)，或约4K)的实例包括铌、铝、钽等。例如，这些约瑟夫逊结是由超导材料制成的，并且它们的隧道结可以由一个薄的隧道势垒(如一种氧化铝)制成。电容器可以由被低损耗电介质材料隔开的超导材料制成。连接不同元件的传输线(即，导线)可以由超导材料制成。

在此参照相关附图描述本发明的不同实施例。在不脱离本发明的范围的情况下，可以设计替代实施例。尽管在以下描述和附图中在元件之间阐述了不同连接和位置关系(例如，之上、之下、相邻等)，但是本领域技术人员将认识到，当即使取向改变也保持所述功能时，本文描述的许多位置关系是取向无关的。除非另有说明，这些连接和/或位置关系可以是直接的或间接的，并且本发明在这方面并示意图进行限制。因而，实体的耦合可以指直接或间接耦合，并且实体之间的位置关系可以是直接或间接位置关系。作为间接位置关系的实例，本说明书中对在层“B”上形成层“A”的引用包括其中一个或多个中间层(例如，层“C”)在层“A”与层“B”之间的情况，只要层“A”和层“B”的相关特征和功能基本上不被这个或这些中间层改变。

以下定义和缩写用于解释权利要求书和说明书。如在此使用的，术语“包含”(comprises)、“包含”(comprising)、“包括”(includes)、“包括”(including)、“具有”(has)、“具有”(having)、“含有”(contains)或“含有”(containing)或其任何其他变体旨在覆盖非排他性的包含。例如，包含一系列元素的组合物、混合物、工艺、方法、制品或设备不一定仅限于那些元素，而是可包括未明确列出的或此类组合物、混合物、工艺、方法、制品或设备固有的其他元素。

另外，术语“说明性”在此用于指“充当实例、实例或说明。”在此描述为“说明性的”任何实施例或设计不一定被解释为比其他实施例或设计优选或有利。术语“至少一个”和“一个或多个”应理解为包括大于或等于一的任何整数，即.一个、两个、三个、四个等。术语“多个”应理解为包括大于或等于2的任何整数，即.两个、三个、四个、五个等。术语“连接”可以包括间接“连接”和直接“连接”。

说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“举例实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例可以或可以不包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语不一定指代相同的实施例。进一步，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，认为结合无论是否明确描述的其他实施例来影响这样的特征、结构或特性在本领域技术人员的知识范围内。

术语“约”、“基本上”、“大约”及其变体旨在包括与基于在提交本申请时可用的设备的具体量的测量相关联的误差程度。例如，“约”可以包括给定值的±8％或5％、或2％的范围。

已经出于说明的目的呈现了本发明的不同实施例的描述，但并不旨在是穷尽性的或局限于所披露的实施例。在不背离所描述的实施例的范围和精神的情况下，许多修改和变化对本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。选择本文中所使用的术语以最佳地解释实施例的原理、实际应用或对市场中所发现的技术的技术改进，或使得所属领域的其他普通技术人员能够理解本文中所描述的实施例。