Hardware voor kwantumcomputers
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)?
- AOngeveer 0,0006%
- BOngeveer 0,8%
- COngeveer 21%
Antwoord en toelichting tonen
Antwoord: B. Ongeveer 0,8%
hf/k_B T = 0,24 K ÷ 0,05 K = 4,8, dus de verhouding is exp(−4,8) ≈ 0,0082, ongeveer 0,8%. Ook als de koeler op ongeveer 10 mK staat, kunnen ruis die via de bedrading binnenkomt en andere effecten de effectieve temperatuur van de qubit hoger maken, en het deel dat vóór het begin van een berekening in |1⟩ is achtergebleven wordt een initialisatiefout. Daarom wordt soms actieve initialisatie gebruikt, die de toestand meet en de qubit daarna naar |0⟩ terugbrengt. Bij 20 mK daalt de verhouding tot ongeveer 6×10⁻⁶, wat laat zien dat de temperatuur exponentieel doorwerkt.