transmon 量子位元

transmon 是最常見的一種超導量子位元，也就是大多數超導量子電腦（包括 IBM 和 Google 的那些大型機器）所用的人造原子。它的基本思路是用超導金屬做一個極小的電路，當冷卻到接近絕對零度時，這個電路會擁有一組彼此分得很開的能階。你挑出其中最低的兩個能階，把它們叫做 |0> 和 |1>，於是這個電路就表現得像一個量子位元，可以用微波脈衝來操控。

早期的超導量子位元對電荷雜訊極其敏感：附近游蕩的雜散電荷會擾動能階，幾乎瞬間就把資訊攪亂。transmon 的巧妙辦法是在電路兩端並上一個比較大的電容。這樣一來，量子位元對電荷的依賴被大大抹平，電荷雜訊幾乎不再要緊——這正是 transmon 能把狀態保持足夠久、從而變得有用的主要原因。代價是各能階變得更加等間距（非諧性變弱），於是 |0> 和 |1> 之間的間距，與通往更高、不想要的能階的間距更為接近。工程師靠精心整形的脈衝來應對這一點，讓一次閘操作只把量子位元在 |0> 和 |1> 之間輕輕推動，而不會不小心把它洩漏到能階 2 乃至更高處。