Quantencomputing mit supraleitenden Schaltungen Simon Sudermann Institut für Theoretische Festkörperphysik 1 KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und 14.05.13 nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft von: http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2012/3/260554.shtm Software-Entwurf und -Qualität Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation http://www.tfp.kit.edu/
Inhalt Josephson-Kontakt Qubits (SCB) Schaltkreis Hamiltonoperator Eigenschaften Zielsetzung Schaltkreis Hamiltonoperator und regime Ladungsdispersion und Anharmonizität des s Dekohärenz 2
von: Andreas Wallraff, ETH Zürich http://www.qudev.ethz.ch/content/qsit12/qsit12_super_l01.pdf 3
von: Andreas Wallraff, ETH Zürich http://www.qudev.ethz.ch/content/qsit12/qsit12_super_l01.pdf 4
aus: Superconducting Quantum Circuits, Qubits and Computing; von Wendin und Shumeiko 5
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von: Alexey Ustinov http://school2012.itp.ac.ru/school12_lectures/ustinov_lecture1.pdf 7
Josephson-Kontakt Qubits von: Alexey Ustinov http://school2012.itp.ac.ru/school12_lectures/ustinov_lecture1.pdf 8
Josephson-Kontakt Qubits von: Alexey Ustinov http://school2012.itp.ac.ru/school12_lectures/ustinov_lecture1.pdf von: Sergey Frolov, University of Pittsburgh http://www.youtube.com/watch?v=kz6mhh1a_mu 9
Schaltkreis der SCB aus: Superconducting Quantum Circuits, Qubits and Computing; von Wendin und Shumeiko 10
Hamiltonoperator in Zwei-Zustands-Basis Den Qubit-Hamiltonoperator erhält man durch Projektion auf den Grundzustand und den ersten angeregten Zustand : aus: Superconducting Quantum Circuits, Qubits and Computing; von Wendin und Shumeiko 11
Eigenschaften Anharmonizität keine äquidistanten Energielevel Ladungsdispersion zeigt Abhängigkeit der Energielevelabstände von Vorteile: starke Anharmoniziät der Energielevel gute Kopplung an el.-magn. Felder Nachteile: sehr anfällig gegen Ladungsrauschen Sweet Spot notwendig Ladungsfluktuationen verursachen schnelles Verlassen des Sweet Spots starke Dekohärenz 12 aus: Charge-insensitive qubit derived from the Cooper pair box; von Koch et al.
Zielsetzung Verringerung der Ladungsdispersion Erhaltung der Anharmonizität Steigerung der Unempfindlichkeit gegenüber Ladungsrauschen Empfindlichkeit gegenüber anderen Rauschquellen soll der der CPB entsprechen von: Andreas Wallraff http://www.qudev.ethz.ch/content/qsit12/qsit12_super_l02.pdf 13
Schaltkreis aus: Charge-insensitive qubit derived from the Cooper pair box; von Koch et al. 14
Hamiltonoperator und regime 15
Hamiltonoperator und regime aus: Charge-insensitive qubit derived from the Cooper pair box; von Koch et al. Anharmonizität sinkt mit steigendem Verhältnis von Die Energien sind für großes fast unabhängig von 16
Ladungsdispersion m-tes Energielevel des s im Fall des regime mit: aus: Charge-insensitive qubit derived from the Cooper pair box; von Koch et al. Der Peak-to-Peak-Wert der Ladungsdispersion wird mithilfe der WKB-Näherung bestimmt: 17
Anharmonizität und Ladungsdispersion Hamiltonoperator mit quartischer Störung: (Tafelanschrieb.pdf) Dispersion Anharmonizität regime: 18
Dekohärenz vgl. Spin-1/2 Teilchen: Dichtematrix: Liouville-Gleichung: von: Alexey Ustinov http://school2012.itp.ac.ru/school12_lectures/ustinov_lecture1.pdf Longitudinale Fluktuation Dephasierung 19
Dekohärenz Relaxationsrate Dephasierungsrate Dekohärenzrate aus: Charge-insensitive qubit derived from the Cooper pair box; von Koch et al. 20
Experiment aus: Observation of high coherence in Josephson junction qubits measured in a three-dimensional circuit QED architecture von Paik et al. 21
von: Matthias Steffen, IBM T.J. Watson Research Center http://physics.aps.org/articles/v4/103 22
Literatur 23 J. Koch et al., Phys. Rev. A 76, 042319 (2007) G. Wendin, V.S. Shumeiko, arxiv:cond-mat/0508729 H. Paik et al., arxiv:1105.4652v4 G. Ithier et al., Phys. Rev. B72, 134519 (2005)