量子コンピュータのハードウェア
超伝導量子ビット(トランズモン)が量子ビットとして働くために欠かせない素子はどれか。
- Apn接合ダイオード
- Bフローティングゲートをもつ MOSFET
- Cジョセフソン接合
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正解：C. ジョセフソン接合
ジョセフソン接合は、2つの超伝導体で厚さ1〜2 nm程度の薄い絶縁膜を挟んだ構造で、電圧を生じずに超伝導電流が流れ、損失のない非線形なインダクタとして働きます。トランズモンは、この接合とキャパシタを組み合わせた共振回路です。通常のコイルとキャパシタの LC 共振回路ではエネルギー準位が等間隔に並ぶので、|0⟩と|1⟩の間の遷移だけを選んで操作できませんが、接合の非線形性によって準位の間隔が不等間隔になり、最も低い2つの準位を量子ビットとして使えます。接合は、アルミニウムと、その表面を酸化したアルミニウム酸化膜で作るのが一般的です。
- A. pn接合は半導体の素子で、超伝導量子ビットの動作には使いません。
- B. フローティングゲートは、フラッシュメモリで電荷を蓄える構造です。
- C. 正しい。ジョセフソン接合が、損失のない非線形なインダクタとして働きます。