Nederlands
Menu

Wat is Transmon?

Supergeleidende qubit die een Josephson-junctie combineert met een condensator. De frequentie is meestal enkele GHz, en de niet-lineariteit van de junctie maakt de afstanden tussen de energieniveaus ongelijk, zodat de twee laagste niveaus als qubit worden gebruikt. Het ontwerp maakt de transmon ongevoelig voor ladingsruis, en hij wordt veel gebruikt in supergeleidende platformen.

Japanse benaming: トランズモン

“Transmon” komt voor in 3 oefenvragen uit 1 onderwerpen, bijv. Hardware voor kwantumcomputers.

Vakgebied: Hardware voor kwantumcomputers

Nu oefenen: vragen over Transmon

Welk element is onmisbaar om een supergeleidende qubit (transmon) als qubit te laten werken?

  1. AEen pn-junctiediode
  2. BEen MOSFET met floating gate
  3. CEen Josephson-junctie
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: C. Een Josephson-junctie

Een Josephson-junctie bestaat uit twee supergeleiders met daartussen een dunne isolerende laag van ongeveer 1 tot 2 nm; er loopt een supergeleidende stroom doorheen zonder dat er een spanning ontstaat, en ze werkt als een verliesvrije niet-lineaire inductor. Een transmon is een resonantiekring die deze junctie combineert met een condensator. In een gewone LC-kring van een spoel en een condensator liggen de energieniveaus op gelijke afstand, zodat de overgang tussen |0⟩ en |1⟩ niet afzonderlijk kan worden aangestuurd; de niet-lineariteit van de junctie maakt de afstanden ongelijk, zodat de twee laagste niveaus als qubit kunnen worden gebruikt. De junctie wordt meestal gemaakt van aluminium en aluminiumoxide dat ontstaat door het oppervlak ervan te oxideren.

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⟩?

  1. A4,8 GHz
  2. B5,0 GHz
  3. C5,2 GHz
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: A. 4,8 GHz

De frequentie van |1⟩→|2⟩ is 5,0 GHz + (−0,2 GHz) = 4,8 GHz. Door de niet-lineariteit van de Josephson-junctie wordt de afstand tussen de niveaus voor hogere niveaus steeds iets kleiner, dus de frequentie van |1⟩→|2⟩ is lager. Een microgolfaansturing op 5,0 GHz is verstemd ten opzichte van de overgang op 4,8 GHz, zodat de qubit minder snel weglekt naar |2⟩, buiten de qubitruimte. Worden de pulsen echter te kort gemaakt, dan nadert hun frequentiespreiding 200 MHz en neemt het weglekken naar |2⟩ toe; daarom wordt de pulsvorm zorgvuldig ontworpen.

“Transmon” in de toelichting

Vragen met “Transmon” (3)

  1. Welk element is onmisbaar om een supergeleidende qubit (transmon) als qubit te laten werken?
  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. Wat is de belangrijkste reden dat supergeleidende qubits in een verdunningskoeler tot ongeveer 10 tot 20 mK worden afgekoeld?

Verwante termen

Qubit (kwantumbit) Josephson-junctie (Josephson junction) Verdunningskoeler (dilution refrigerator) Thermische ruis (Johnson-ruis) Mobiliteit Bandgap (bandkloof) Algoritme van Shor Decoherentie Ionenval (ion trap) Kwantumfoutcorrectie (quantum error correction)

Naar de woordenlijst