Hardware für Quantencomputer

Welcher der Faktoren, die die Energierelaxationszeit T1 supraleitender Qubits begrenzen, hängt am engsten mit Fertigungsprozessen wie der Dünnschichtabscheidung und der Oberflächenbehandlung zusammen?

  1. ADie Anharmonizität des Transmons ist so groß, dass sich der Übergang zwischen |0⟩ und |1⟩ nicht gezielt ansteuern lässt
  2. BDie Sprungtemperatur von Aluminium liegt unter der Basistemperatur des Verdünnungskryostaten
  3. CDielektrische Verluste durch Defekte, sogenannte Zwei-Niveau-Systeme (TLS), in amorphen Oxiden und anderen Schichten an den Oberflächen und Grenzflächen von Substrat und Metall
Antwort und Erläuterung anzeigen

Antwort: C. Dielektrische Verluste durch Defekte, sogenannte Zwei-Niveau-Systeme (TLS), in amorphen Oxiden und anderen Schichten an den Oberflächen und Grenzflächen von Substrat und Metall

Das elektrische Feld eines supraleitenden Qubits durchdringt die Grenzfläche zwischen Substrat und Metall, die Oberflächen von Metall und Substrat, das Oxid des Josephson-Kontakts und Ähnliches. Die dortigen amorphen Materialien enthalten viele Defekte in Form von Zwei-Niveau-Systemen (TLS), bei denen Atome zwischen zwei Anordnungen fluktuieren; sie absorbieren die Energie des Qubits und verkürzen T1. Substratreinigung, Behandlungen zur Verringerung von Oberflächenoxiden, die Wahl des Schichtmaterials (etwa Tantal) und Elektrodenformen, die eine Konzentration des Felds an Oberflächen vermeiden, verbessern daher alle die Kohärenz. Das ist eine Material- und Prozessaufgabe, ganz ähnlich wie die Verringerung von Grenzflächendefekten im Gate-Isolator eines MOSFET.

Dieses Thema üben Zur Themenseite

Weitere Fragen zu Hardware für Quantencomputer

  1. Ein Qubit wird mit Mikrowellenpulsen gedreht, die auf seine Resonanzfrequenz abgestimmt sind, und die Rabi-Frequenz (die Frequenz eines vollen Hin- und Rücklaufs zwischen |0⟩ und |1⟩) beträgt 10 MHz. Wie lang ist der π/2-Puls, der |0⟩ in eine Superposition überführt, in der die Amplituden von |0⟩ und |1⟩ denselben Betrag haben?
  2. Welche Aussage beschreibt die dispersive Auslesung, die zum Auslesen supraleitender Qubits weit verbreitet ist, richtig?
  3. Was ist der Hauptzweck des Frequenzmultiplexings beim Auslesen supraleitender Qubits, bei dem mehrere Ausleseresonatoren mit unterschiedlichen Frequenzen an eine einzige Übertragungsleitung angeschlossen werden?
  4. Welcher Wert liegt der nach der Carnot-Grenze mindestens benötigten Leistung am nächsten, um 1 µW Wärme aus einer 10-mK-Stufe zu pumpen und bei 300 K abzugeben?
  5. Welche Aussage beschreibt eine Änderung der MOSFET-Eigenschaften bei tiefer Temperatur richtig, die beim Entwurf von Kryo-CMOS-Schaltungen zu berücksichtigen ist, mit denen die Qubit-Steuerelektronik bei etwa 4 K betrieben wird?