Hardware für Quantencomputer

Welche Aussage beschreibt die dispersive Auslesung, die zum Auslesen supraleitender Qubits weit verbreitet ist, richtig?

  1. ADurch das Qubit wird ein Gleichstrom geschickt, und die unterschiedlichen Widerstände für 0 und 1 werden als Spannung gemessen
  2. BDie kleine, vom Qubit-Zustand abhängige Verschiebung der Resonanzfrequenz eines an das Qubit gekoppelten Resonators wird als Änderung der Phase oder Amplitude eines Mikrowellensignals gemessen
  3. CPhotonen sichtbaren Lichts, die das Qubit im Zustand 1 aussendet, werden mit einer Photodiode gezählt
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Antwort: B. Die kleine, vom Qubit-Zustand abhängige Verschiebung der Resonanzfrequenz eines an das Qubit gekoppelten Resonators wird als Änderung der Phase oder Amplitude eines Mikrowellensignals gemessen

Bei der dispersiven Auslesung wird ein Ausleseresonator, dessen Frequenz weit von der des Qubits entfernt liegt (zum Beispiel um 7 GHz), an das Qubit gekoppelt. Die Resonatorfrequenz verschiebt sich geringfügig, je nachdem, ob das Qubit in |0⟩ oder |1⟩ ist; daher wird ein schwaches Mikrowellensignal an den Resonator gesendet und der Zustand aus Unterschieden in Phase und Amplitude des reflektierten oder transmittierten Signals bestimmt. Das Signal ist äußerst schwach und wird daher mit möglichst wenig zusätzlichem Rauschen durch kryogene parametrische Josephson-Verstärker, HEMT-Verstärker auf der 4-K-Stufe und Ähnliches verstärkt und bei Raumtemperatur verarbeitet. Da die Auslesung die Energie des Qubits nicht direkt absorbiert, bleibt das Qubit in dem Zustand, der dem Messergebnis entspricht.

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