Nederlands
Menu

Hardware voor kwantumcomputers

Welk element is onmisbaar om een supergeleidende qubit (transmon) als qubit te laten werken?

  1. AEen pn-junctiediode
  2. BEen MOSFET met floating gate
  3. CEen Josephson-junctie
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: C. Een Josephson-junctie

Een Josephson-junctie bestaat uit twee supergeleiders met daartussen een dunne isolerende laag van ongeveer 1 tot 2 nm; er loopt een supergeleidende stroom doorheen zonder dat er een spanning ontstaat, en ze werkt als een verliesvrije niet-lineaire inductor. Een transmon is een resonantiekring die deze junctie combineert met een condensator. In een gewone LC-kring van een spoel en een condensator liggen de energieniveaus op gelijke afstand, zodat de overgang tussen |0⟩ en |1⟩ niet afzonderlijk kan worden aangestuurd; de niet-lineariteit van de junctie maakt de afstanden ongelijk, zodat de twee laagste niveaus als qubit kunnen worden gebruikt. De junctie wordt meestal gemaakt van aluminium en aluminiumoxide dat ontstaat door het oppervlak ervan te oxideren.

Dit onderwerp oefenen Naar de onderwerppagina

Meer vragen over Hardware voor kwantumcomputers

  1. Wat is de belangrijkste reden dat supergeleidende qubits in een verdunningskoeler tot ongeveer 10 tot 20 mK worden afgekoeld?
  2. Welke waarde ligt bij een supergeleidende qubit met een frequentie van 5 GHz het dichtst bij het energieverschil hf tussen |0⟩ en |1⟩, uitgedrukt als temperatuur hf/k_B? Gebruik de constante van Planck h = 6,63×10⁻³⁴ J·s en de constante van Boltzmann k_B = 1,38×10⁻²³ J/K.
  3. Een qubit met een frequentie van 5 GHz (hf/k_B ≈ 0,24 K) is in thermisch evenwicht bij een effectieve temperatuur van 50 mK. Welke waarde ligt het dichtst bij de verhouding van de kansen om in |1⟩ en in |0⟩ te zijn, exp(−hf/k_B T)?
  4. Bij een transmon is de frequentie van de overgang |0⟩→|1⟩ gelijk aan 5,0 GHz en de anharmoniciteit (de frequentie van |1⟩→|2⟩ min die van |0⟩→|1⟩) −200 MHz. Wat is de frequentie van de overgang |1⟩→|2⟩?
  5. Welke van de factoren die de energierelaxatietijd T1 van supergeleidende qubits beperken, hangt het nauwst samen met fabricageprocessen zoals depositie van dunne lagen en oppervlaktebehandeling?