架构与量子比特器件
磁通量子比特(fluxonium)
Fluxonium(磁通量子比特)是一种超导量子比特,也就是量子芯片上充当“0 和 1”的微型电路之一。它由一个小的约瑟夫森结并联一个很大的电感构成,所以芯片设计者可以把它看作更常见的 transmon 的“表亲”,只是针对另一组取舍做了调校。
那个很大的电感是关键所在。它并不是真正的线圈,而是用几十到上百个结串联成的长链来实现,称为“超电感”。这会重塑量子比特的能级,让最低的两个态与其余各态拉开很大距离。这种很大的“非谐性”意味着,瞄准 0 到 1 跃迁的控制脉冲,更不容易误把芯片激发到无用的高能态;而且电路还能停在一个“甜点”工作点上,对磁噪声基本不敏感,从而获得较长的相干时间。
诚实地说,代价是复杂度。Fluxonium 的工作频率很低,因此常常需要磁通偏置,控制和读出也比 transmon 更繁琐,而那条长长的结阵列也更难稳定地制造。它是 transmon 一个有力且进步很快的替代方案,但还没有哪一种量子比特设计“胜出”,无论哪一类芯片都仍然又小又嘈杂。
H = 4 Ec n^2 - Ej cos(phi) + (1/2) El (phi - phi_ext)^2
fluxonium 的能量:一个充电项、一个小结的约瑟夫森项 Ej cos(phi),以及由超电感 El 决定的电感项,其中 phi_ext 是施加的磁通偏置。
相比 transmon 更简单的控制,fluxonium 换来了更高的非谐性、往往更长的相干时间,但它的低频和长结阵列让制造与控制更困难。
又称
另见