Hardware voor kwantumcomputers

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.

  1. AOngeveer 0,038 K
  2. BOngeveer 0,24 K
  3. COngeveer 1,5 K
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: B. Ongeveer 0,24 K

hf = 6,63×10⁻³⁴ × 5×10⁹ ≈ 3,3×10⁻²⁴ J, en delen door k_B geeft ongeveer 0,24 K. In thermisch evenwicht wordt het deel dat thermisch naar |1⟩ wordt aangeslagen bepaald door exp(−hf/k_B T); bij 20 mK, ruim daaronder, is hf/k_B T ≈ 12 en is thermische excitatie vrijwel verwaarloosbaar. Omgekeerd is bij de temperatuur van vloeibaar helium, 4 K, k_B T ongeveer 17 keer hf, en kan het element niet als qubit worden gebruikt.

Dit onderwerp oefenen Naar de onderwerppagina

Meer vragen over Hardware voor kwantumcomputers

  1. 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)?
  2. 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⟩?
  3. 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?
  4. 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?
  5. Welke beschrijving van dispersieve uitlezing, die veel wordt gebruikt om supergeleidende qubits uit te lezen, is juist?