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.
- AOngeveer 0,038 K
- BOngeveer 0,24 K
- 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.