Nederlands
Menu

Hardware voor kwantumcomputers

Wat is de belangrijkste reden dat supergeleidende qubits in een verdunningskoeler tot ongeveer 10 tot 20 mK worden afgekoeld?

  1. AOm de bedrading en juncties supergeleidend te maken en thermische excitatie van de qubits en thermische ruis voldoende klein te maken
  2. BOmdat afkoelen de bandgap van silicium vergroot en de qubitfrequentie verhoogt
  3. COmdat de elektronenmobiliteit bij lage temperatuur stijgt, waardoor poortbewerkingen 1000 keer sneller worden dan bij kamertemperatuur
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: A. Om de bedrading en juncties supergeleidend te maken en thermische excitatie van de qubits en thermische ruis voldoende klein te maken

Het aluminium in transmons wordt onder ongeveer 1,2 K supergeleidend, waardoor resistieve verliezen verdwijnen. Bovendien komt de energie hf van een qubit met een frequentie van ongeveer 5 GHz overeen met een temperatuur van ongeveer 0,24 K; tenzij de thermische energie kT veel kleiner wordt gemaakt dan dat, wordt de qubit thermisch aangeslagen naar |1⟩ en komt er thermische ruis binnen via de bedrading. De temperatuur van vloeibaar helium, ongeveer 4 K, is daarom niet genoeg, en de qubits worden met een verdunningskoeler die een mengsel van helium-3 en helium-4 gebruikt tot ongeveer 10 mK afgekoeld. De snelheid van qubits wordt niet door de mobiliteit bepaald, en supergeleidende qubits gebruiken ook de bandgap van silicium niet.

Dit onderwerp oefenen Naar de onderwerppagina

Meer vragen over Hardware voor kwantumcomputers

  1. 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.
  2. 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)?
  3. 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⟩?
  4. 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?
  5. Een qubit wordt geroteerd met microgolfpulsen die zijn afgestemd op de resonantiefrequentie, en de Rabi-frequentie (de frequentie van één heen-en-weergang tussen |0⟩ en |1⟩) is 10 MHz. Hoe lang is de π/2-puls die |0⟩ omzet in een superpositie waarin de amplitudes van |0⟩ en |1⟩ even groot zijn?