Трансмон — це тип надпровідного зарядового кубіта, який був розроблений для зниження чутливості до шуму заряду. Трансмон розробили Роберт Дж. Шелкопф[en], Мішель Деворе[en], Стівен М. Гірвін[en] та їх колеги з Єльського університету в 2007 році.[1][2] Його назва є абревіатурою терміна англ. transmission line shunted plasma oscillation qubit (кубіт на коливаннях плазми, шунтований лінією передачі); він складається з коробки з куперівськими парами, «де два надпровідники також є ємнісно шунтованими, щоб зменшити чутливість до шуму заряду, зберігаючи при цьому достатню негармонійність для селективного керування кубітом».[3]
Трансмон досягає своєї зниженої чутливості до шуму заряду, значно збільшуючи відношення енергії Джозефсона до енергії заряджання. Це досягається за допомогою використання великого шунтуючого конденсатора. Результатом є відстані між рівнями енергії, які приблизно не залежать від зміщеного заряду. Планарні трансмонні кубіти на мікросхемі мають T1 когерентності[en] ~ 30 мкс до 40 мкс.[5] Нещодавня робота над трансмоновими кубітами показала істотне поліпшення завдяки заміні надпровідної резонаторної лінії передачі тривимірним надпровідниковим резонатором, до часу T1 = 95 мкс.[6][7] Ці результати демонструють, що попередній час T1 не був обмежений втратами у джозефсонівському переході. Розуміння фундаментальних обмежень часу когерентності в надпровідних кубітах[en], таких як трансмон, є сферою активних досліджень.
Конструкція трансмона схожа на першу конструкцію[8] коробки з куперівськими парами, обидва описуються одним і тим же гамільтоніаном, з тією лише різницею, що збільшення коефіцієнта досягається шунтуванням джозефсонівського переходу додатковим великим конденсатором. Тут — це енергія джозефсонівського переходу, а — енергія заряду обернено пропорційна загальній ємності кубітового ланцюга. Перевагою збільшення співвідношення є нечутливість до шуму заряду — рівні енергії стають незалежними від електричного заряду, який тече через перехід, отже, час когерентності кубітів тривалий. Недоліком є зменшення ангармонічності , де — енергія стану . Знижена ангармонічність ускладнює роботу пристрою як дворівневої системи, наприклад при збудженні пристрою з основного стану в перший збуджений стан резонансним імпульсом, також заповнюється другий збуджений стан. Це ускладнення долається складною конструкцією мікрохвильового імпульсу, яка враховує вищі рівні енергії, і забороняє їх збудження руйнівними перешкодами.
Вимірювання, контроль і зв'язок трансмонів виконується за допомогою мікрохвильових резонаторів з методами квантової електродинаміки у ланцюгах[en], також застосовними до інших надпровідних кубітів. Зв'язок з резонаторами здійснюється шляхом встановлення конденсатора між кубітом і резонатором у точці, де електромагнітне поле резонатора найбільше. Наприклад, в пристроях IBM Quantum Experience резонатори реалізовані з чвертьхвильового стрічкового хвилеводу з максимальним полем сигналу на замиканні сигналу на кінці хвилеводу, отже кожен трансмонний кубіт IBM має довгий резонаторний «хвіст». Початкова пропозиція включала подібні резонаторні лінії передачі, з'єднані з кожним трансмоном, що стало частиною назви. Однак зарядові кубіти, що працювали в подібному режимі , поєднані з різними типами мікрохвильових резонаторів, також називаються трансмонами.
|