transmon - Transmon

hakkında bir dizi makalenin bir parçası
Kuantum mekaniği
${\displaystyle i\hbar {\frac {\kısmi }{\kısmi t}}|\psi (t)\rangle ={\hat {H}}|\psi (t)\rangle }$ Schrödinger denklemi
Tanıtım Sözlük Tarih
Arka plan Klasik mekanik Eski kuantum teorisi Sütyen notasyonu Hamiltoniyen Girişim
temel bilgiler tamamlayıcılık uyumsuzluk dolaşıklık Enerji seviyesi Ölçüm yerel olmama Kuantum sayısı Durum süperpozisyon Simetri tünel açma Belirsizlik Dalga fonksiyonu Yıkılmak
deneyler Bell'in eşitsizliği Davisson-Germer çift ​​yarık Elitzur-Vaidman Franck-Hertz Leggett-Garg eşitsizliği Mach-Zehnder popper kuantum silgi Gecikmeli seçim Schrödinger'in kedisi Stern-Gerlach Wheeler'ın gecikmeli seçimi
formülasyonlar genel bakış Heisenberg Etkileşim Matris Faz boşluğu Schrödinger Geçmişlerin toplamı (yol integrali)
denklemler dirac Klein-Gordon Pauli Rydberg Schrödinger
yorumlar genel bakış Bayes Tutarlı geçmişler Kopenhag de Broglie-Bohm topluluk Gizli değişken Yerel çok dünyalar Amaç çöküşü kuantum mantığı ilişkisel işlemsel
Gelişmiş konular Göreli kuantum mekaniği kuantum alan teorisi Kuantum bilgi bilimi Kuantum hesaplama kuantum kaosu yoğunluk matrisi saçılma teorisi Kuantum istatistiksel mekaniği Kuantum makine öğrenimi
Bilim insanları Aharonov zil Blackett Bloch Bohm Bohr Doğmak Bose de Broglie candlin Compton dirac Davisson debye Ehrenfest Einstein Everett Fok fermi Feynman Glauber Gutzwiller Heisenberg Hilbert Ürdün Kramerler Pauli Kuzu Landau gül Moseley Millikan Onnes Planck Rabi Raman Rydberg Schrödinger sommerfeld von Neumann Weyl Viyana Wigner Zeeman Zeilinger
v T e

Olarak kuantum bilgisayar ve daha özel olarak kuantum bilgisayar süper-iletken bir transmon türüdür süper-iletken yük QuBit gürültü şarj etmek için azaltılmış hassasiyet sahip olmak üzere tasarlandı. Transmon, Robert J. Schoelkopf , Michel Devoret , Steven M. Girvin ve Yale Üniversitesi'ndeki meslektaşları tarafından 2007 yılında geliştirilmiştir. Adı, iletim hattı şöntlü plazma salınımlı qubit teriminin kısaltmasıdır ; "Seçici kübit kontrolü için yeterli bir uyumsuzluğu korurken, şarj gürültüsüne duyarlılığı azaltmak için iki süper iletkenin de kapasitif olarak şöntlendiği" bir Cooper çifti kutusundan oluşan bir kutu .

IBM tarafından üretilen ve Ocak 2017'de npj Quantum Information'da yayınlanan dört transmon qubit, dört kuantum veriyolu ve dört okuma rezonatöründen oluşan bir cihaz .

Transmon, şarj gürültüsüne karşı azaltılmış duyarlılığını, Josephson enerjisinin şarj enerjisine oranını önemli ölçüde artırarak elde eder . Bu, büyük bir şönt kapasitörü kullanılarak gerçekleştirilir. Sonuç, denkleştirilmiş şarjdan yaklaşık olarak bağımsız olan enerji seviyesi aralıklarıdır. Düzlemsel çip üstü transmon kübitlerin T ₁ tutarlılık süreleri ~ 30 μs ila 40 μs arasındadır. Süper iletken iletim hattı boşluğunu üç boyutlu bir süper iletken boşlukla değiştirerek, transmon kübitler üzerinde yapılan son çalışmalar, 95 μs kadar uzun bir sürede T ₁ kat önemli ölçüde iyileştiğini göstermiştir . Bu sonuçlar, daha önceki göstermektedir , T ₁ kez sınırlı değil Josephson eklem kayıpları. Transmon gibi süper iletken kübitlerde tutarlılık süresinin temel sınırlarını anlamak, aktif bir araştırma alanıdır.

Cooper çifti kutusuyla karşılaştırma

Yük QuBit gelen şematik qubit enerji seviyelerini ve diyagramıdır evrimi (üst, transmon (alt için) ilk 3 enerji düzeyleri için (çizildi), ortalama sayısının fonksiyonu olarak) ve Cooper çiftleri zemin arasındaki boşluğa normalize birleşme yeri boyunca, ve ilk heyecanlı hali. Yük kübiti (üstte) normalde , dalgalanmaların daha az enerji kaymasına neden olduğu ve uyumsuzluğun maksimum olduğu "tatlı noktada" çalıştırılır . Transmon (alt) enerji seviyeleri dalgalanmalara karşı duyarsızdır , ancak uyumsuzluk azalır${\displaystyle E_{\rm {J}}/E_{\rm {C}}=1}$${\displaystyle E_{\rm {J}}/E_{\rm {C}}=50}$${\görüntüleme stili m=0,1,2}$${\displaystyle n_{g}}$${\displaystyle n_{g}=0.5}$${\displaystyle n_{g}}$${\displaystyle n_{g}}$

Transmon tasarımı, Cooper çifti kutusunun ilk tasarımına benzer, her ikisi de aynı Hamiltonyen tarafından tanımlanır, tek fark , Josephson bağlantısının ek bir büyük kapasitör ile şöntlenmesiyle elde edilen orandaki artıştır . Burada bir Josephson enerji bileşkenin ve qubit devresinin toplam kapasite ile ters orantılıdır şarj enerjidir. Oranı artırmanın yararı, şarj gürültüsüne karşı duyarsızlıktır - enerji seviyeleri, bağlantı boyunca elektrik yükünden bağımsız hale gelir, böylece kübitin tutarlılık süreleri uzar. Dezavantajı ise durum enerjisinin olduğu uyumsuzluğun azalmasıdır . Azaltılmış uyumsuzluk, iki seviyeli bir sistem olarak cihazın çalışmasını karmaşıklaştırır, örneğin cihazı bir rezonans darbesi ile temel durumdan birinci uyarılmış duruma uyarmak da ikinci uyarılmış durumu doldurur. Bu komplikasyon, daha yüksek enerji seviyelerini hesaba katan ve bunların yıkıcı girişimle uyarılmasını yasaklayan karmaşık mikrodalga darbe tasarımı ile aşılır. ${\displaystyle E_{\rm {J}}/E_{\rm {C}}}$${\displaystyle E_{\rm {J}}}$${\displaystyle E_{\rm {C}}}$${\displaystyle E_{\rm {J}}/E_{\rm {C}}}$${\displaystyle {\frac {(E_{2}-E_{1})-(E_{1}-E_{0})}{E_{1}-E_{0}}}}$${\displaystyle E_{i}}$${\displaystyle |i\rangle }$

Transmonların ölçümü, kontrolü ve bağlanması, diğer süperiletken kübitlere de uygulanabilen devre kuantum elektrodinamiği teknikleri ile mikrodalga rezonatörler aracılığıyla gerçekleştirilir . Rezonatörlere bağlantı, rezonatör elektromanyetik alanının en büyük olduğu bir noktada, kübit ile rezonatör arasına bir kapasitör yerleştirilerek yapılır . Örneğin, IBM Quantum Experience aygıtlarında, rezonatörler, dalga kılavuzu ucunda sinyal-toprakta kısa olan maksimum alana sahip " çeyrek dalga " eş düzlemli dalga kılavuzu ile uygulanır, bu nedenle her IBM transmon kübitinin uzun bir rezonatör "kuyruğu" vardır. İlk teklif , her transmona bağlanan benzer iletim hattı rezonatörlerini içeriyordu ve bu da ismin bir parçası haline geldi. Bununla birlikte, benzer bir rejimde çalıştırılan, farklı türde mikrodalga boşluklarıyla birleştirilen şarj kübitlerine de transmon denir. ${\displaystyle E_{\rm {J}}/E_{\rm {C}}}$

Ayrıca bakınız

• uyumsuzluk
• Devre kuantum elektrodinamiği (CQED)
• seyreltme buzdolabı
• kuantum işlemcilerin listesi
• Kuantum harmonik osilatör
• Süper iletken kuantum hesaplama

Referanslar