量子コンピュータのハードウェア
量子ビットのエネルギー緩和時間 T1 の説明として正しいものはどれか。
- A1回の量子ゲートの操作にかかる時間
- B励起状態|1⟩がエネルギーを周囲に失って、基底状態|0⟩に戻るまでの特性時間
- C冷凍機が室温から動作温度まで量子ビットを冷やすのにかかる時間
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正解：B. 励起状態|1⟩がエネルギーを周囲に失って、基底状態|0⟩に戻るまでの特性時間
T1 は、|1⟩に用意した量子ビットがエネルギーを失って|0⟩に戻る過程の時定数で、|1⟩にいる確率はおよそ exp(−t/T1) で減っていきます。超伝導量子ビットでは、配線や基板、表面の欠陥などにエネルギーが逃げることが主な原因です。重ね合わせの位相の情報が失われるまでの時間 T2 とともに、量子ビットが情報を保てる長さの指標になります。T1 や T2 が有限になるのは、量子ビットが周囲の環境と相互作用して量子的な性質を失うデコヒーレンスのためで、計算を正しく行うには、ゲートの時間が T1 や T2 よりずっと短いことが必要です。
- A. ゲートの時間は T1 とは別の量です。ゲートの時間が T1 に比べて短いほど、多くの操作を行えます。
- B. 正しい。|1⟩にいる確率は、およそ exp(−t/T1) で減っていきます。
- C. 冷却にかかる時間ではなく、量子ビットそのものの状態が保たれる時間の指標です。