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)?

  1. AOngeveer 0,0006%
  2. BOngeveer 0,8%
  3. 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.

Dit onderwerp oefenen Naar de onderwerppagina

Meer vragen over Hardware voor kwantumcomputers

  1. 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⟩?
  2. 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?
  3. 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?
  4. Welke beschrijving van dispersieve uitlezing, die veel wordt gebruikt om supergeleidende qubits uit te lezen, is juist?
  5. Wat is het belangrijkste doel van frequentiemultiplexing bij het uitlezen van supergeleidende qubits, waarbij meerdere uitleesresonatoren met verschillende frequenties op één transmissielijn worden aangesloten?