Was ist Josephson-Kontakt (Josephson Junction)?

Struktur, in der zwei Supraleiter durch eine dünne Isolierschicht oder eine ähnliche Schicht von etwa 1 bis 2 nm Dicke getrennt sind. Ein Suprastrom fließt hindurch, ohne eine Spannung zu erzeugen, und sie wirkt als verlustfreie nichtlineare Induktivität. Verwendet wird sie unter anderem in supraleitenden Qubits, hochempfindlichen Magnetfeldsensoren (SQUIDs) und Spannungsnormalen. Für Qubits besteht sie üblicherweise aus Aluminium und dessen Oxid.

Japanische Bezeichnung: ジョセフソン接合

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Fachgebiet: Hardware für Quantencomputer

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Welches Element ist unverzichtbar, damit ein supraleitendes Qubit (Transmon) als Qubit funktioniert?

  1. AEine pn-Diode
  2. BEin MOSFET mit Floating Gate
  3. CEin Josephson-Kontakt
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Antwort: C. Ein Josephson-Kontakt

Ein Josephson-Kontakt besteht aus zwei Supraleitern, die durch eine etwa 1 bis 2 nm dünne Isolierschicht getrennt sind; ein Suprastrom fließt hindurch, ohne eine Spannung zu erzeugen, und der Kontakt wirkt als verlustfreie nichtlineare Induktivität. Ein Transmon ist ein Schwingkreis, der diesen Kontakt mit einem Kondensator kombiniert. In einem gewöhnlichen LC-Schwingkreis aus Spule und Kondensator liegen die Energieniveaus in gleichen Abständen, sodass sich der Übergang zwischen |0⟩ und |1⟩ nicht gezielt ansteuern lässt; die Nichtlinearität des Kontakts macht die Abstände ungleich, sodass die beiden untersten Niveaus als Qubit dienen können. Der Kontakt besteht üblicherweise aus Aluminium und Aluminiumoxid, das durch Oxidieren der Oberfläche entsteht.

„Josephson-Kontakt (Josephson Junction)“ in den Erläuterungen

Fragen mit „Josephson-Kontakt (Josephson Junction)“ (1)

  1. Welches Element ist unverzichtbar, damit ein supraleitendes Qubit (Transmon) als Qubit funktioniert?

Verwandte Begriffe

Qubit (Quantenbit) Transmon Dekohärenz (Decoherence) Ionenfalle (Ion Trap) NISQ Post-Quanten-Kryptografie (PQC) Quantenfehlerkorrektur (Quantum Error Correction) Quantengatter (Quantum Gate) Shor-Algorithmus Spin-Qubit

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