transmon 量子比特

transmon 是最常见的一种超导量子比特，也就是大多数超导量子计算机（包括 IBM 和谷歌的那些大型机器）所用的人造原子。它的基本思路是用超导金属做一个极小的电路，当冷却到接近绝对零度时，这个电路会拥有一组彼此分得很开的能级。你挑出其中最低的两个能级，把它们叫做 |0> 和 |1>，于是这个电路就表现得像一个量子比特，可以用微波脉冲来操控。

早期的超导量子比特对电荷噪声极其敏感：附近游荡的杂散电荷会扰动能级，几乎瞬间就把信息搅乱。transmon 的巧妙办法是在电路两端并上一个比较大的电容。这样一来，量子比特对电荷的依赖被大大抹平，电荷噪声几乎不再要紧——这正是 transmon 能把状态保持足够久、从而变得有用的主要原因。代价是各能级变得更加等间距（非谐性变弱），于是 |0> 和 |1> 之间的间距，与通往更高、不想要的能级的间距更为接近。工程师靠精心整形的脉冲来应对这一点，让一次门操作只把量子比特在 |0> 和 |1> 之间轻轻推动，而不会不小心把它泄漏到能级 2 乃至更高处。