Transmon ve Xmon qubits arasındaki fark nedir?

Transmon ve Xmon kübitleri, süper iletken kuantum cihazlarında sıklıkla kullanılan iki tür süper iletken şarj kubitidir . Ancak aralarında kolayca doğrudan karşılaştırma yapamadım. Xmon mimarisi ( 1304.2322 ), Martinis grubu tarafından, transmon kubitine alternatif olarak tanıtıldı, bu yüzden eski mimarinin en azından bazı açılardan daha iyi olmasını beklerdim. Öte yandan, IBM'den gelen aygıtların transmon qubits kullandıkları da görünüyor ( cond-mat / 0703002 ve 0712.3581 ilgili referanslar).

İkisi arasındaki pratik bakış açısından temel farklar nelerdir (başka bir deyişle, biri diğerini ne zaman ve neden tercih eder)?

Transmon paralel olarak bir Josephson kavşağı ve kapasitörüdür. Başlangıçta, transmonlar diferansiyel devrelerdi, yani aynı çip üzerindeki iki transmonez hiçbir şekilde galvanik olarak bağlanmadı. Başka bir deyişle, transmons bir temel referans paylaşmadı. Ayrıca, ilk günlerde, transmonlar neredeyse her zaman harmonik bir rezonatörün ortasına gömüldü. Genellikle "veri yolu rezonatörü" olarak adlandırılan rezonatör, birden fazla kubiti birbirine bağlamak için kullanıldı, yani aynı rezonatöre gömülü kübitler birbirine bağlanabilir.

Xmon ile önemli farklar

1. Xmon topraklandı. Bir çip üzerindeki her xmon, nominal olarak sabit bir voltajla ortak bir yer düzlemine bağlanır.

2. XMon oldu değil bir rezonatör içerisine gömülü. Bir rezonatör yoluyla bağlanmak yerine, her bir xmon komşularının her birine doğrudan bir kapasitans ile bağlanır.

Günümüzde, birçok araştırma grubu otobüs rezonatörü olmadan kubit inşa etmekte ve onlara "transmon" derler.

Çok daha fazlası yazılabilir. Birisi transmon ve xmon arasındaki farkın herhangi bir özelliği hakkında daha fazla ayrıntı isteyen bir yorum bırakırsa, daha fazla yazacağım.

İsmin tarihi

Rob Schoelkopf bana "Kuantum Makineleri" konulu Les Houches yaz okulundayken "transmon" adının nereden geldiğini anlattı. Yükleme kübiti, dephaza neden olan düşük frekanslı gürültü dalgalanmalarından muzdaripti. Sorunu çözmek için, Profesör Schoelkopf kavşağı bir miktar iletim hattı ile şant etmeyi düşündü. Hat, düşük frekanslı yükün eşitlenmesine izin veren dc'de kısa devre olurdu, ancak kübit rezonans frekansında rezonansın kalmasına izin veren yüksek bir empedans olacaktır. Bir trans görev hattının birleşme plazması mon modu ile kombinasyonu "transmon" ismine yol açar.

Sonunda, bir kapasitörün bir iletim hattından daha basit olduğu ve iletim hattına eşdeğer bir amaca hizmet ettiği ortaya çıktı, bu nedenle kubit, kavşağa paralel bir kapasitör olarak sarıldı. Ancak, "transmon" adı zaten sıkışmıştı (ya da belki "capmon" iyi gelmiyordu).

Bir anlamda, Xmon kubiti , hem CPB Hamiltonian'ın rejiminde çalıştığı hem de tartışılan anarmoniklik etkisindeki polinomyal azalmaya karşı üssel olarak bastırılmış şarj gürültüsünden yararlandıkları bir transmon kübitidir (Koch, 2007 ). Denklemlerin bir Xmon mu yoksa bir transmonu mu tanımladığını bilmeden süper iletken bir kubit rezonatör sisteminin dinamiklerini çalıştırabilirsiniz, bu nedenle Xmon'u ayırt etmek fonksiyonel olarak zordur.$E_J>>E_c$

Öte yandan, Xmon'da tanıtılan birçok önemli tasarım farklılığı vardır: kübit topraklanmıştır (yukarıda belirtilmiştir), kübit artık rezonatöre gömülmemiştir , uygun şekilde ayarlanabilir, ömrü arttırılmıştır ( ibmqx3 yongası olmasına rağmen) IBM'in kuantum deneyimi için kullandığı , orijinal Xmon ömrüne uyan ile kübitler içerir). Ayrıca, Xmon'un şekli, sıkı bir kubit ızgarası gerektiren bir yüzey kodu mimarisi için mükemmel bir eşleşmedir.$T_1\approx40 \space \mu s$

Pratik olarak, Xmon'un aynı faydalarından bazılarını sunan birçok başka transmon tasarımı var. Yani "transmon ve Xmon" sorulması gereken genel soru değildir; sadece en iyi kullanım ömrüne ve belki de ayarlanabilirliğe sahip tasarıma gidin.