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양자 컴퓨터의 하드웨어

초전도 큐비트를 희석 냉동기로 10~20 mK 정도까지 냉각하여 동작시키는 주된 이유는?

  1. A배선이나 접합을 초전도 상태로 만들고, 열에 의한 큐비트의 들뜸이나 열잡음을 충분히 작게 하기 위해
  2. B저온으로 하면 실리콘의 밴드갭이 넓어져 큐비트의 주파수가 높아지기 때문
  3. C저온에서는 전자의 이동도가 올라가 게이트 조작을 실온의 1,000배 빠르게 할 수 있기 때문
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정답: A. 배선이나 접합을 초전도 상태로 만들고, 열에 의한 큐비트의 들뜸이나 열잡음을 충분히 작게 하기 위해

트랜스몬에 쓰는 알루미늄은 약 1.2 K 이하에서 초전도가 되어 저항에 의한 손실이 없어집니다. 게다가 주파수 5 GHz 정도인 큐비트의 에너지 hf를 온도로 환산하면 약 0.24 K이므로, 열에너지 kT가 이보다 충분히 작아질 때까지 냉각하지 않으면 열에 의해 |1⟩로 들뜨거나 배선으로부터 열잡음이 들어오거나 합니다. 그래서 액체 헬륨 온도인 약 4 K로는 부족하며, 헬륨3과 헬륨4의 혼합액을 사용하는 희석 냉동기로 10 mK 정도까지 냉각합니다. 큐비트의 속도는 이동도로 정해지지 않으며, 초전도 큐비트는 실리콘의 밴드갭도 사용하지 않습니다.

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