Трансмон — це тип надпровідного зарядового кубіта, який був розроблений для зниження чутливості до шуму заряду. Трансмон розробили , Мішель Деворе, та їх колеги з Єльського університету в 2007 році.J. Koch et al., "Charge-insensitive qubit design derived from the Cooper pair box, " Phys. Rev. A 76, 042319 (2007), , arXiv:cond-mat/0703002J.A. Schreier et al., "Suppressing charge noise decoherence in superconducting charge qubits, " Phys. Rev. B 77, 180502 (2008), , arXiv:0712.3581 Його назва є абревіатурою терміна (кубіт на коливаннях плазми, шунтований лінією передачі); він складається з коробки з куперівськими парами, «де два надпровідники також є ємнісно шунтованими, щоб зменшити чутливість до шуму заряду, зберігаючи при цьому достатню негармонійність для селективного керування кубітом».
Трансмон досягає своєї зниженої чутливості до шуму заряду, значно збільшуючи відношення енергії Джозефсона до енергії заряджання. Це досягається за допомогою використання великого шунтуючого конденсатора. Результатом є відстані між рівнями енергії, які приблизно не залежать від зміщеного заряду. Планарні трансмонні кубіти на мікросхемі мають ~ 30 мкс до 40 мкс.R. Barends et al., "Coherent Josephson Qubit Suitable for Scalable Quantum Integrated Circuits, " Phys. Rev. Lett., 111, (2013), , arXiv:1304:2322 Нещодавня робота над трансмоновими кубітами показала істотне поліпшення завдяки заміні надпровідної резонаторної лінії передачі тривимірним надпровідниковим резонатором, до часу T1 = 95 мкс.H. Paik et al., "Observation of high coherence in Josephson junction qubits measured in a three-dimensional circuit QED architecture, " Phys. Rev. Lett. 107, 240501 (2011), , arXiv:1105.4652C. Rigetti et al., "Superconducting qubit in waveguide cavity with coherence time approaching 0.1 ms, " Phys. Rev. B 86, 100506(R) (2012), , arXiv:1202.5533 Ці результати демонструють, що попередній час T1 не був обмежений втратами у джозефсонівському переході. Розуміння фундаментальних обмежень часу когерентності в , таких як трансмон, є сферою активних досліджень.
Порівняння з коробкою з куперівськими парами
Конструкція трансмона схожа на першу конструкцію коробки з куперівськими парами, обидва описуються одним і тим же гамільтоніаном, з тією лише різницею, що збільшення коефіцієнта досягається шунтуванням джозефсонівського переходу додатковим великим конденсатором. Тут — це енергія джозефсонівського переходу, а — енергія заряду обернено пропорційна загальній ємності кубітового ланцюга. Перевагою збільшення співвідношення є нечутливість до шуму заряду — рівні енергії стають незалежними від електричного заряду, який тече через перехід, отже, час когерентності кубітів тривалий. Недоліком є зменшення ангармонічності , де — енергія стану . Знижена ангармонічність ускладнює роботу пристрою як дворівневої системи, наприклад при збудженні пристрою з основного стану в перший збуджений стан резонансним імпульсом, також заповнюється другий збуджений стан. Це ускладнення долається складною конструкцією мікрохвильового імпульсу, яка враховує вищі рівні енергії, і забороняє їх збудження руйнівними перешкодами.
Вимірювання, контроль і зв'язок трансмонів виконується за допомогою мікрохвильових резонаторів з методами , також застосовними до інших надпровідних кубітів. Зв'язок з резонаторами здійснюється шляхом встановлення конденсатора між кубітом і резонатором у точці, де електромагнітне поле резонатора найбільше. Наприклад, в пристроях IBM Quantum Experience резонатори реалізовані з чвертьхвильового стрічкового хвилеводу з максимальним полем сигналу на замиканні сигналу на кінці хвилеводу, отже кожен трансмонний кубіт IBM має довгий резонаторний «хвіст». Початкова пропозиція включала подібні резонаторні лінії передачі, з'єднані з кожним трансмоном, що стало частиною назви. Однак зарядові кубіти, що працювали в подібному режимі , поєднані з різними типами мікрохвильових резонаторів, також називаються трансмонами.
Див. також Зарядовий кубіт Ангармонічність (cQED) Рефрижератор розчинення
Квантовий осцилятор
Примітки