Перегляд вихідного коду сторінки Трансмон

'''Трансмон'''&nbsp;— це тип [[Надпровідність|надпровідного]] [[Зарядовий кубіт|зарядового кубіта]], який був розроблений для зниження чутливості до шуму заряду. Трансмон розробили {{Не перекладено|Роберт Дж. Шелкопф||en|Robert J. Schoelkopf}}, {{Не перекладено|Мішель Деворе||en|Michel Devoret}}, {{Не перекладено|Стівен М. Гірвін||en|Steven M. Girvin}} та їх колеги з [[Єльський університет|Єльського університету]] в 2007 році.<ref name="Koch">J. Koch ''et al.'', "Charge-insensitive qubit design derived from the Cooper pair box, " ''Phys. Rev. A'' '''76''', 042319 (2007), {{doi|10.1103/PhysRevA.76.042319}}, [[arxiv:cond-mat/0703002|arXiv:cond-mat/0703002]]</ref><ref name="Schreier">J.A. Schreier ''et al.'', "Suppressing charge noise decoherence in superconducting charge qubits, " ''Phys. Rev. B'' '''77''', 180502 (2008), {{doi|10.1103/PhysRevB.77.180502}}, [[arxiv:0712.3581|arXiv:0712.3581]]</ref> Його назва є абревіатурою терміна ''{{Lang-en|transmission line shunted plasma oscillation qubit}} (''[[кубіт]] на [[Плазмові осциляції|коливаннях плазми]], шунтований [[Лінія зв'язку|лінією передачі]])'';'' він складається з [[Зарядовий кубіт|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».''<ref>{{cite thesis|type=Ph.D.|last=Fink|first=Johannes M.|date=2010|title=Quantum Nonlinearities in Strong Coupling Circuit QED|publisher=[[ETH Zurich]]}}</ref>''
[[Файл:4_Qubit,_4_Bus,_4_Resonator_IBM_Device_(Jay_M._Gambetta,_Jerry_M._Chow,_and_Matthias_Steffen,_2017).png|ліворуч|міні|Пристрій, що складається з 4 трасмонних кубітів, 4 [[Квантова шина|квантових шин]], 4 резонаторів зчитування, створений [[IBM]] та опублікований у [[npj Quantum Information]] у січні 2017.<ref>J. M. Gambetta, [[J. M. Chow]] and M. Steffen, «Building logical qubits in a superconducting quantum computing system», ''[[npj Quantum Information]]'' '''3''', 2 (2017), {{DOI|10.1038/s41534-016-0004-0}}</ref>]]

Трансмон досягає своєї зниженої чутливості до шуму заряду, значно збільшуючи відношення [[Ефект Джозефсона|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 {{Не перекладено|Релаксація (ЯМР)|''T<sub>1</sub>'' когерентності|en|Relaxation (NMR)}} ~ 30 мкс до 40 мкс.<ref name=Barends>R. Barends ''et al.'', "Coherent Josephson Qubit Suitable for Scalable Quantum Integrated Circuits, " ''Phys. Rev. Lett.'', '''111''', (2013), {{doi|10.1103/PhysRevLett.111.080502}}, [https://arxiv.org/abs/1304.2322 arXiv:1304:2322]</ref> Нещодавня робота над трансмоновими кубітами показала істотне поліпшення завдяки заміні надпровідної резонаторної лінії передачі тривимірним надпровідниковим резонатором, до часу ''T<sub>1</sub>'' = 95 мкс.<ref name=Paik>H. Paik ''et al.'', "Observation of high coherence in Josephson junction qubits measured in a three-dimensional circuit QED architecture, " ''Phys. Rev. Lett.'' '''107''', 240501 (2011), {{doi|10.1103/PhysRevLett.107.240501}}, [https://arxiv.org/abs/1105.4652 arXiv:1105.4652]</ref><ref name=Rigetti>C. Rigetti ''et al.'', "Superconducting qubit in waveguide cavity with coherence time approaching 0.1 ms, " ''Phys. Rev. B'' '''86''', 100506(R) (2012), {{doi|10.1103/PhysRevB.86.100506}}, [https://arxiv.org/abs/1202.5533 arXiv:1202.5533]</ref> Ці результати демонструють, що попередній час ''T<sub>1</sub>'' не був обмежений втратами у [[Ефект Джозефсона|джозефсонівському переході]]. Розуміння фундаментальних обмежень часу когерентності в {{Не перекладено|Надпровідний квантовий комп'ютер|надпровідних кубітах|en|Superconducting quantum computing}}, таких як трансмон, є сферою активних досліджень.

== Порівняння з коробкою з куперівськими парами ==
[[Файл:Charge2transmon.svg|thumb|Схематична діаграма енергетичних рівнів від зарядового кубіта (вверху, <math>E_{\rm J}/E_{\rm C}=1</math>) до трансмона (bottom, <math>E_{\rm J}/E_{\rm C}=50</math>), показані перші три енергетичні рівні (<math>m=0,1,2</math>), як функція середнього числа <math>n_g</math> [[Куперівська пара|куперівських пар]] через перехід, нормалізований до зазору між основним і першим збудженим станом.<ref name=Koch/> Зарядовий кубіт (зверху) зазвичай працює в «солодкій точці» <math>n_g=0,5</math>, де коливання <math>n_g</math> викликають менший зсув енергії, а ангармонійність максимальна. Рівень енергії трансмона (знизу) нечутливий до коливань <math>n_g</math>, але ангармонічність знижується]]

Конструкція трансмона схожа на першу конструкцію<ref>{{Cite journal|last=Bouchiat|first=V.|last2=Vion|first2=D.|last3=Joyez|first3=P.|last4=Esteve|first4=D.|last5=Devoret|first5=M. H.|date=1998|title=Quantum coherence with a single Cooper pair|journal=Physica Scripta|language=en|volume=1998|issue=T76|pages=165|doi=10.1238/Physica.Topical.076a00165|issn=1402-4896|doi-access=free}}</ref> коробки з куперівськими парами, обидва описуються одним і тим же гамільтоніаном, з тією лише різницею, що збільшення коефіцієнта <math>E_{\rm J}/E_{\rm C}</math> досягається шунтуванням джозефсонівського переходу додатковим великим [[Електричний конденсатор|конденсатором]]. Тут <math>E_{\rm J}</math>&nbsp;— це енергія джозефсонівського переходу, а <math> E_{\rm C}</math>&nbsp;— енергія заряду обернено пропорційна загальній ємності кубітового ланцюга. Перевагою збільшення співвідношення <math>E_{\rm J}/E_{\rm C}</math> є нечутливість до шуму заряду&nbsp;— рівні енергії стають незалежними від електричного заряду, який тече через перехід, отже, час когерентності кубітів тривалий. Недоліком є зменшення ангармонічності <math>\frac {(E_2-E_1) - (E_1-E_0)} {E_1-E_0}</math>, де <math>E_i</math>&nbsp;— енергія стану <math>|i\rangle</math>. 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 {{Не перекладено|Квантова електродинаміка у ланцюгах|квантової електродинаміки у ланцюгах|en|Circuit quantum electrodynamics}}, 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 [[Стрічковий хвилевід|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 <math>E_{\rm J}/E_{\rm C}</math>, поєднані з різними типами мікрохвильових резонаторів, також називаються трансмонами.

== Див. також ==
* [[Зарядовий кубіт]]
* [[Ангармонічні коливання|Ангармонічність]]
* {{iw|Circuit quantum electrodynamics}} (cQED)
* [[Рефрижератор розчинення]]
* {{iw|List of quantum processors}}
* [[Квантовий осцилятор]]
* {{iw|Superconducting quantum computing}}

== Примітки ==
{{reflist}}

{{Квантовий комп'ютер}}
[[Категорія:Квантова інформатика]]
[[Категорія:Квантова електроніка]]
[[Категорія:Надпровідність]]