ジョセフソン接合とは

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。

正解：A. 4.8 GHz

|1⟩→|2⟩の周波数は 5.0 GHz + (−0.2 GHz) = 4.8 GHz です。ジョセフソン接合の非線形性によって、上の準位ほど間隔が少しずつ狭くなるので、|1⟩→|2⟩の周波数は低くなります。5.0 GHzのマイクロ波で操作しても、4.8 GHzの遷移とは周波数がずれているので、量子ビットの外の|2⟩に漏れにくくなります。ただし、パルスを短くしすぎると周波数の広がりが200 MHzに近づいて|2⟩への漏れが増えるので、パルスの形を工夫します。