Apa perbedaan antara qubit transmon dan Xmon?

Transmon dan Xmon qubit adalah dua jenis qubit muatan superkonduktor yang tampaknya sering digunakan dalam perangkat kuantum superkonduktor. Namun, saya tidak dapat dengan mudah menemukan perbandingan langsung di antara mereka. Arsitektur Xmon tampaknya ( 1304.2322 ) telah diperkenalkan oleh kelompok Martinis, sebagai alternatif dari qubit transmon, jadi saya berharap arsitektur sebelumnya menjadi lebih baik setidaknya dalam beberapa hal. Di sisi lain, tampaknya ( cond-mat / 0703002 dan 0712.3581 tampaknya menjadi referensi yang relevan) bahwa perangkat dari IBM menggunakan qubit transmon.

Apa perbedaan utama antara keduanya, dari sudut pandang praktis (dengan kata lain, kapan dan mengapa satu lebih suka satu daripada yang lain)?

Transmon adalah persimpangan Josephson dan kapasitor secara paralel. Awalnya, transmon adalah sirkuit diferensial, yaitu dua transmon pada chip yang sama tidak terhubung secara galvanis dengan cara apa pun. Dengan kata lain, transmon tidak membagikan referensi dasar. Lebih jauh lagi, pada masa-masa awal, transmon hampir selalu tertanam di tengah resonator harmonik. Resonator, sering disebut sebagai "resonator bus", digunakan untuk menggabungkan beberapa qubit bersamaan, yaitu qubit yang tertanam dalam resonator yang sama dapat berpasangan satu sama lain.

Perbedaan penting dengan xmon adalah itu

1. Xmon itu dibumikan. Setiap xmon pada chip terhubung ke bidang tanah yang sama dengan tegangan nominal tetap.

2. Xmon tidak tertanam ke resonator. Alih-alih berpasangan melalui resonator, setiap xmon berpasangan melalui kapasitansi langsung ke masing-masing tetangganya.

Saat ini, beberapa kelompok penelitian membangun qubit tanpa resonator bus dan menyebutnya "transmon".

Banyak lagi yang bisa ditulis. Jika seseorang meninggalkan komentar meminta rincian lebih lanjut tentang aspek tertentu dari perbedaan antara transmon dan xmon, saya akan menulis lebih banyak.

Sejarah nama

Rob Schoelkopf menceritakan kepada saya kisah dari mana nama "transmon" berasal ketika kami berada di sekolah musim panas Les Houches di "Mesin Quantum". Qubit muatan mengalami fluktuasi biaya noisey frekuensi rendah yang mengarah pada penurunan. Untuk mengatasi masalah ini, Profesor Schoelkopf berpikir untuk menepis sambungan dengan sedikit saluran transmisi. Saluran akan menjadi hubung singkat di dc, memungkinkan biaya frekuensi rendah untuk menyamakan, tetapi itu akan menjadi impedansi tinggi pada frekuensi resonansi qubit yang memungkinkan resonansi tetap ada. Kombinasi garis misi trans dengan mode persimpangan plas mon mengarah ke nama "transmon".

Pada akhirnya, ternyata kapasitor lebih sederhana daripada saluran transmisi dan melayani tujuan yang setara dengan saluran transmisi, sehingga qubit akhirnya menjadi kapasitor secara paralel dengan persimpangan. Namun, nama "transmon" sudah macet (atau mungkin "capmon" tidak terdengar bagus).

$E_J>>E_c$

$T_1\approx40 \space \mu s$

Secara praktis, ada banyak desain transmon lain yang menawarkan beberapa manfaat Xmon yang sama. Jadi "transmon vs Xmon" bukan pertanyaan umum untuk ditanyakan; hanya pergi dengan desain yang punya masa hidup terbaik dan mungkin tunability.