Transmon และ Xmon qubits แตกต่างกันอย่างไร

Transmonและ Xmon qubits เป็นตัวนำไฟฟ้าประจุยิ่งยวดสองชนิดที่ดูเหมือนว่าจะใช้ในอุปกรณ์ควอนตัมยิ่งยวด อย่างไรก็ตามฉันไม่สามารถค้นหาการเปรียบเทียบโดยตรงระหว่างพวกเขาได้อย่างง่ายดาย ดูเหมือนว่าสถาปัตยกรรม Xmon ( 1304.2322 ) จะได้รับการแนะนำโดยกลุ่ม Martinis เพื่อเป็นทางเลือกหนึ่งของ transmon qubit ดังนั้นฉันจึงคาดว่าสถาปัตยกรรมเดิมจะดีกว่าในบางประเด็น ในทางกลับกันก็ดูเหมือนว่า ( cond-mat / 0703002และ0712.3581ดูเหมือนจะเป็นข้อมูลอ้างอิงที่เกี่ยวข้อง) ซึ่งอุปกรณ์จาก IBM ใช้ transb qubits

อะไรคือความแตกต่างที่สำคัญระหว่างสองสิ่งนี้จากมุมมองของภาคปฏิบัติ (กล่าวอีกนัยหนึ่งเมื่อใดและทำไมถึงเลือกอันใดอันหนึ่งมากกว่าอีกข้อ)

Transmon เป็นจุดเชื่อมต่อของโจเซฟสันและตัวเก็บประจุแบบขนาน ในขั้นต้น transmons เป็นวงจรต่าง ๆ นั่นคือสอง transmons บนชิปตัวเดียวกันไม่ได้เชื่อมต่อด้วยกระแสไฟฟ้าในทางใดทางหนึ่ง กล่าวอีกนัยหนึ่งสัญญาณไม่ได้ใช้การอ้างอิงพื้น ยิ่งไปกว่านั้นในช่วงแรก ๆ ของการถ่ายทอดสัญญาณนั้นก็มักจะถูกฝังลงในกึ่งกลางของตัวประสานเสียงประสาน แร่ที่มักจะเรียกว่า "resonator รถบัส" ถูกนำมาใช้เพื่อคู่หลาย qubits ด้วยกันคือ qubits ที่ฝังอยู่ในแร่เดียวกันสามารถจับคู่กัน

ความแตกต่างที่สำคัญกับ xmon คือ

1. xmon ถูกต่อสายดิน xmon แต่ละตัวบนชิปเชื่อมต่อกับระนาบกราวด์ร่วมกับแรงดันไฟฟ้าคงที่ที่กำหนดในนาม

2. xmon ไม่ได้ถูกฝังลงใน resonator แทนที่จะเชื่อมต่อผ่านระบบ resonator xmon แต่ละคู่จะผ่านความสามารถโดยตรงไปยังแต่ละเพื่อนบ้าน

ปัจจุบันกลุ่มวิจัยหลายกลุ่มสร้าง qubits โดยไม่มี resonator บัสและเรียกพวกเขาว่า "transmons"

สามารถเขียนได้อีกมาก หากมีคนแสดงความคิดเห็นเพื่อขอรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่าง transmon และ xmon ฉันจะเขียนเพิ่มเติม

ประวัติความเป็นมาของชื่อ

Rob Schoelkopf บอกเล่าเรื่องราวที่ชื่อ "transmon" มาจากในขณะที่เราอยู่ที่โรงเรียนฤดูร้อนของ Les Houches ใน "Quantum Machines" ค่าใช้จ่าย qubit ได้รับความเดือดร้อนจากความผันผวนของค่าความถี่เสียงต่ำที่นำไปสู่การปลด เพื่อแก้ไขปัญหาศาสตราจารย์ Schoelkopf คิดว่าจะแยกทางแยกด้วยสายส่ง สายจะเป็นไฟฟ้าลัดวงจรที่ dc ทำให้ประจุความถี่ต่ำทำให้เท่ากัน แต่มันจะเป็นอิมพีแดนซ์สูงที่ความถี่เรโซแนนซ์ของ qubit ซึ่งจะทำให้เสียงสะท้อนยังคงอยู่ การรวมกันของภารกิจสายทรานส์กับชุมทางพลาส monนำโหมดไปที่ชื่อ "transmon"

ในท้ายที่สุดมันกลับกลายเป็นว่าตัวเก็บประจุนั้นง่ายกว่าสายส่งและทำหน้าที่เป็นจุดประสงค์ที่เทียบเท่ากับสายส่งดังนั้นควอบิตจึงพันตัวเป็นตัวเก็บประจุขนานกับทางแยก อย่างไรก็ตามชื่อ "transmon" ได้ติดอยู่แล้ว (หรืออาจจะ "capmon" ก็ไม่ได้ฟังดูดี)

ในแง่หนึ่งXmon qubit เป็น transmon qubitซึ่งทั้งคู่ทำงานใน$E_J>>E_c$ระบอบการปกครองของแฮมิลตัน CPB และใช้ประโยชน์จากเสียงที่มีประจุที่ถูกระงับแบบเอกซ์โปเนนเชียลเมื่อเทียบกับการลดลงของพหุนามในเอฟเฟ็กต์แบบไม่ระบุชื่อที่กล่าวถึงใน (Koch, 2007) คุณสามารถคำนวณพลวัตของระบบควอเทอร์เรเตอร์ตัวนำยิ่งยวดโดยไม่เคยรู้เลยว่าสมการนั้นอธิบาย Xmon หรือทรานแซคชันดังนั้นจึงเป็นการยากที่จะแยก Xmon ออกจากกัน

บนมืออื่น ๆ ที่มีจำนวนมากของความแตกต่างในการออกแบบที่สำคัญนำมาใช้ใน Xmon: ผู้ qubit เป็นเหตุผล (ที่กล่าวถึงข้างต้น) คิวบิตจะไม่ฝังตัวอยู่ในไอเสีย, พริ้งสะดวกอายุการใช้งานจะเพิ่มขึ้น (แม้ว่ามันibmqx3ชิป ที่ IBM ใช้สำหรับประสบการณ์ควอนตัมมี qubits ด้วย$T_1\approx40 \space \mu s$ซึ่งตรงกับอายุการใช้งาน Xmon ดั้งเดิม) นอกจากนี้รูปร่างของ Xmon ยังเป็นคู่ที่ยอดเยี่ยมสำหรับสถาปัตยกรรมรหัสพื้นผิวที่ต้องใช้กริดบิตที่แน่น

ในทางปฏิบัติมีการออกแบบ Transmon อื่น ๆ อีกมากมายที่ให้ประโยชน์เหมือนกันกับ Xmon ดังนั้น "transmon vs. Xmon" ไม่ใช่คำถามทั่วไปที่จะถาม เพียงแค่ไปกับการออกแบบที่มีอายุการใช้งานที่ดีที่สุดและอาจจะปรับได้