트랜스몬

양자 컴퓨팅, 특히 초전도 양자 컴퓨팅에서 트랜스몬은 전하 노이즈에 대한 감도를 낮추도록 설계된 초전도 전하 큐비트의 일종입니다.트랜스몬은 Robert J. Schoelkopf, Michel Devoret, Steven M. Girvin, Isaia T에 의해 개발되었습니다. 치라이라와 그들의 동료들은 2007년에 ^[1]^[2]예일대학교에 있었다.그 이름은 전송선 shitted plasma 발진 큐비트(transmission line shitted plasma qubit)의 약자로, 쿠퍼-pair 박스로 구성되어 있으며 "선택적인 큐비트 ^[3]제어를 위해 충분한 비조화성을 유지하면서 전하 노이즈에 대한 감도를 낮추기 위해 두 초전도체가 용량적으로 shitted된다.

IBM이 제작하고 2017년 ^[4]1월 npj Quantum Information에 게시한 4개의 트랜스몬 큐비트, 4개의 양자 버스 및 4개의 읽기 공진기로 구성된 장치입니다.

트랜스몬은 충전 에너지에 대한 조지프슨 에너지의 비율을 크게 증가시킴으로써 충전 노이즈에 대한 감도를 감소시킵니다.이는 대형 션팅 캐패시터를 사용함으로써 실현됩니다.그 결과 오프셋 전하와 거의 독립적인 에너지 레벨 간격이 생성됩니다.평면 온칩 트랜스몬 큐비트는 30μs ~40μs의 ^[5]T코히렌스 시간을 가집니다₁.초전도 전송선 공동을 3차원 초전도 공동으로 대체함으로써, 트랜스몬 큐비트에 대한 최근 연구는 ^[6]^[7]95μs에 이르는 T배의 현저한 향상을₁ 보였습니다.이러한 결과는 이전의₁ T 시간이 조셉슨 접합부 손실에 의해 제한되지 않았음을 보여준다.트랜스몬과 같은 초전도 큐비트에서 코히렌스 시간의 근본적인 한계를 이해하는 것은 활발한 연구 영역입니다.

쿠퍼 페어 박스와 비교

도식적인 큐비트 에너지 레벨 다이어그램은 전하

E_{\rm {J}}/E_{\rm {C}}=1

(

E_{\rm {J}}/E_{\rm {C}}=1

,

E_{\rm {J}}/E_{\rm {C}}=1

/

E_{\rm {J}}/E_{\rm {C}}=1

C

=

1 {\rm

{

J}}

/

E_{\rm

{C}

E_{\rm {J}}/E_{\rm {C}}=1

1)에서 트랜스몬(

E_{\rm {J}}/E_{\rm {C}}=50

EJ

/

E_{\rm {J}}/E_{\rm {C}}=50

= 50

{\rm {J} / {C} = {

C})

으로 진화한

것

입니다.접점을 가로지르는 쿠퍼 쌍의 평균 수

(\

g

n_{g}

})의 변화, 지면과 첫 번째 들뜬 ^[1]상태 사이의 간극으로 정규화.충전 큐비트(위)는

n_{g}=0.5

으로

n_{g}=0.5

g

=

0.

n_{g}=0.5

{{

디스플레이

스타일

n_{g

}=

0.5}

"스위트 스폿"에서 작동하며,

n_{g}

서 n

n_{g}

g {\

디스플레이

스타일

n_{g}}

의

n_{g}

변동으로 인해 에너지 이동이 줄어들고 비조화성이 극대화됩니다.트랜스몬(하단) 에너지 레벨은

({

의

n_{g}

n_{g}

에 민감하지 않지만 비조화성은 감소합니다.

그 transmon 디자인의 최초의 설계 qubit[8]EJ/EC{\displaystyle E_{\rm{J}}{\rm{C}}}비율 추가적인 큰 상한선이 있는 이번 조지프슨 접합 입환으로 얻어진에서 유일한 애가 증가로 둘 모두 같은 해밀토니안에 의해 기술됩니다를"Cooper-pair 상자",,로 알려진 유사하다.acitor. $E_{\rm {J}}$ 서 $(\$ { $J}})$ 는 $E_{\rm {J}}$ 접점의 조지프슨 $E_{\rm {C}}$ 이며, $(\$ 는 $E_{\rm {C}}$ 큐비트 회로의 총 캐패시턴스에 반비례하는 충전 에너지입니다. $E_{\rm {J}}/E_{\rm {C}}$ C $(\$ { $C}})$ $E_{\rm {J}}/E_{\rm {C}}$ 을 $E_{\rm {J}}/E_{\rm {C}}$ 높이면 충전 노이즈에 대한 민감도가 낮아집니다. 즉, 접점 전체에서 에너지 레벨이 전하와 독립적이므로 큐비트의 일관성 시간이 길어집니다.단점은 부조화성 ${\frac {(E_{2}-E_{1})-(E_{1}-E_{0})}{E_{1}-E_{0}}}$ ${\frac {(E_{2}-E_{1})-(E_{1}-E_{0})}{E_{1}-E_{0}}}$ ${\frac {(E_{2}-E_{1})-(E_{1}-E_{0})}{E_{1}-E_{0}}}$ - ${\frac {(E_{2}-E_{1})-(E_{1}-E_{0})}{E_{1}-E_{0}}}$ ( ${\frac {(E_{2}-E_{1})-(E_{1}-E_{0})}{E_{1}-E_{0}}}$ - ${\frac {(E_{2}-E_{1})-(E_{1}-E_{0})}{E_{1}-E_{0}}}$ ) ${\frac {(E_{2}-E_{1})-(E_{1}-E_{0})}{E_{1}-E_{0}}}$ ${\frac {(E_{2}-E_{1})-(E_{1}-E_{0})}{E_{1}-E_{0}}}$ ${\frac {(E_{2}-E_{1})-(E_{1}-E_{0})}{E_{1}-E_{0}}}$ (\ $displaystyle {(E_{2}-E_{1})$ - ( $E_{$ 1}- $E_{0})$ 입니다. $E_{1}-E_{0$ $E_{i}$ 서 $(\$ 는 $E_{i}$ $|i\rangle$ i $(\displaystyle$ i $\rangle$ 의 에너지입니다.비조화성의 감소는 2레벨 시스템으로서 디바이스의 동작을 복잡하게 합니다.예를 들어, 공명 펄스에 의해 디바이스가 그라운드 상태에서 제1 들뜬 상태로 이행하는 등입니다.이러한 복잡성은 높은 에너지 수준을 고려하여 파괴적 간섭에 의한 들뜸을 금지하는 복잡한 마이크로파 펄스 설계에 의해 극복됩니다.

트랜스몬의 측정, 제어 및 결합은 회로 양자 전기역학 기술을 사용하여 마이크로파 공진기에 의해 수행되며, 다른 초전도 큐비트에도 적용할 수 있다.공진기에 대한 결합은 공진기 전자장이 가장 큰 지점에서 큐비트와 공진기 사이에 캐패시터를 배치함으로써 이루어집니다.예를 들어 IBM Quantum Experience 장치에서 공진기는 도파관 끝의 신호 접지 단락에 최대 필드가 있는 "사분파" 코프라나 도파관과 함께 구현되므로, 모든 IBM 트랜스몬 큐비트는 긴 공진기 "꼬리"를 가집니다.최초 제안에는 모든 전송기에 결합된 유사한 전송 선로 공진기가 포함되어 있어 이름의 일부가 되었습니다.단, $E_{\rm {J}}/E_{\rm {C}}$ 한 $E_{\rm {J}}/E_{\rm {C}}$ C $(\$ { $J}}/E_{\rm$ { $C}})$ 상태에서 $E_{\rm {J}}/E_{\rm {C}}$ 동작하는 전하 큐비트를 다른 종류의 마이크로파 공동과 결합하여 트랜스온이라고도 합니다.

「」를 참조해 주세요.

레퍼런스

^ ^a ^b Koch, Jens; Yu, Terri M.; Gambetta, Jay; Houck, A. A.; Schuster, D. I.; Majer, J.; Blais, Alexandre; Devoret, M. H.; Girvin, S. M.; Schoelkopf, R. J. (2007-10-12). "Charge-insensitive qubit design derived from the Cooper pair box". Physical Review A. 76 (4): 042319. arXiv:cond-mat/0703002. Bibcode:2007PhRvA..76d2319K. doi:10.1103/physreva.76.042319. ISSN 1050-2947. S2CID 53983107.
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[3] Fink, Johannes M. (2010). Quantum Nonlinearities in Strong Coupling Circuit QED (Ph.D.). ETH Zurich.

[4] Gambetta, Jay M.; Chow, Jerry M.; Steffen, Matthias (2017-01-13). "Building logical qubits in a superconducting quantum computing system". NPJ Quantum Information. Springer Science and Business Media LLC. 3 (1): 2. Bibcode:2017npjQI...3....2G. doi:10.1038/s41534-016-0004-0. ISSN 2056-6387. S2CID 118517248.

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[Paik-6] Paik, Hanhee; Schuster, D. I.; Bishop, Lev S.; Kirchmair, G.; Catelani, G.; et al. (2011-12-05). "Observation of High Coherence in Josephson Junction Qubits Measured in a Three-Dimensional Circuit QED Architecture". Physical Review Letters. 107 (24): 240501. arXiv:1105.4652. Bibcode:2011PhRvL.107x0501P. doi:10.1103/physrevlett.107.240501. ISSN 0031-9007. PMID 22242979. S2CID 19296685.

[Rigetti-7] Rigetti, Chad; Gambetta, Jay M.; Poletto, Stefano; Plourde, B. L. T.; Chow, Jerry M.; et al. (2012-09-24). "Superconducting qubit in a waveguide cavity with a coherence time approaching 0.1 ms". Physical Review B. American Physical Society (APS). 86 (10): 100506. arXiv:1202.5533. Bibcode:2012PhRvB..86j0506R. doi:10.1103/physrevb.86.100506. ISSN 1098-0121. S2CID 118702797.

[8] Bouchiat, V.; Vion, D.; Joyez, P.; Esteve, D.; Devoret, M. H. (1998). "Quantum coherence with a single Cooper pair". Physica Scripta. 1998 (T76): 165. Bibcode:1998PhST...76..165B. doi:10.1238/Physica.Topical.076a00165. ISSN 1402-4896.

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