Qu'est-ce que Transmon ?

Qubit supraconducteur qui associe une jonction Josephson à un condensateur. Sa fréquence est généralement de quelques GHz, et la non-linéarité de la jonction rend les niveaux d'énergie inégalement espacés, ce qui permet d'utiliser les deux niveaux les plus bas comme qubit. Sa conception le rend peu sensible au bruit de charge, et il est largement utilisé dans les plateformes supraconductrices.

Nom japonais: トランズモン

« Transmon » apparaît dans 3 questions d'entraînement réparties sur 1 thèmes, dont Matériel des ordinateurs quantiques.

Domaine: Matériel des ordinateurs quantiques

S'entraîner : questions sur Transmon

Quel élément est indispensable pour qu'un qubit supraconducteur (transmon) fonctionne comme qubit ?

  1. AUne diode à jonction pn
  2. BUn MOSFET à grille flottante
  3. CUne jonction Josephson
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Réponse : C. Une jonction Josephson

Une jonction Josephson est formée de deux supraconducteurs séparés par un film isolant mince d'environ 1 à 2 nm ; un courant supraconducteur la traverse sans produire de tension, et elle se comporte comme une inductance non linéaire sans pertes. Un transmon est un circuit résonant qui associe cette jonction à un condensateur. Dans un résonateur LC ordinaire, formé d'une bobine et d'un condensateur, les niveaux d'énergie sont équidistants, si bien que la transition entre |0⟩ et |1⟩ ne peut pas être adressée seule ; la non-linéarité de la jonction rend l'espacement inégal, ce qui permet d'utiliser les deux niveaux les plus bas comme qubit. La jonction est généralement faite d'aluminium et d'oxyde d'aluminium formé par oxydation de sa surface.

Dans un transmon, la fréquence de la transition |0⟩→|1⟩ vaut 5,0 GHz et l'anharmonicité (fréquence |1⟩→|2⟩ moins fréquence |0⟩→|1⟩) vaut −200 MHz. Quelle est la fréquence de la transition |1⟩→|2⟩ ?

  1. A4,8 GHz
  2. B5,0 GHz
  3. C5,2 GHz
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Réponse : A. 4,8 GHz

La fréquence |1⟩→|2⟩ vaut 5,0 GHz + (−0,2 GHz) = 4,8 GHz. À cause de la non-linéarité de la jonction Josephson, l'espacement des niveaux diminue légèrement pour les niveaux supérieurs, si bien que la fréquence |1⟩→|2⟩ est plus basse. Une excitation micro-onde à 5,0 GHz est désaccordée par rapport à la transition à 4,8 GHz : le qubit risque donc moins de fuir vers |2⟩, hors du sous-espace du qubit. Toutefois, si les impulsions sont trop courtes, leur étalement en fréquence approche 200 MHz et la fuite vers |2⟩ augmente : on conçoit donc soigneusement la forme des impulsions.

« Transmon » dans les explications

Questions mentionnant « Transmon » (3)

  1. Quel élément est indispensable pour qu'un qubit supraconducteur (transmon) fonctionne comme qubit ?
  2. Dans un transmon, la fréquence de la transition |0⟩→|1⟩ vaut 5,0 GHz et l'anharmonicité (fréquence |1⟩→|2⟩ moins fréquence |0⟩→|1⟩) vaut −200 MHz. Quelle est la fréquence de la transition |1⟩→|2⟩ ?
  3. Quelle est la raison principale pour laquelle les qubits supraconducteurs sont refroidis à environ 10 à 20 mK dans un réfrigérateur à dilution ?

Termes associés

Qubit (bit quantique) Jonction Josephson Réfrigérateur à dilution (cryostat à dilution) Bruit thermique (bruit de Johnson) Mobilité Bande interdite (bandgap) Algorithme de Shor Code de surface (surface code) Correction d'erreurs quantiques (QEC) Cryptographie post-quantique (PQC)

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