Quelle est la différence entre les qubits transmon et Xmon?

Les qubits Transmon et Xmon sont deux types de qubits de charge supraconducteurs qui semblent être souvent utilisés dans les dispositifs quantiques supraconducteurs. Cependant, je n'ai pas pu trouver facilement de comparaisons directes entre eux. L'architecture Xmon semble ( 1304.2322 ) avoir été introduite par le groupe Martinis, comme une alternative au qubit transmon, donc je m'attends à ce que l'ancienne architecture soit meilleure à certains égards au moins. D'autre part, il semble également ( cond-mat / 0703002 et 0712.3581 semblent être les références pertinentes) que les appareils d'IBM utilisent des qubits de transmon.

Quelles sont les principales différences entre les deux d'un point de vue pratique (en d'autres termes, quand et pourquoi on préfère l'un à l'autre)?

Le transmon est une jonction Josephson et un condensateur en parallèle. À l'origine, les transmons étaient des circuits différentiels, c'est-à-dire que deux transmons sur la même puce n'étaient en aucun cas connectés galvaniquement. En d'autres termes, les transmons ne partageaient pas de référence au sol. De plus, au début, les transmons étaient presque toujours intégrés au milieu d'un résonateur harmonique. Le résonateur, souvent appelé "résonateur de bus", était utilisé pour coupler plusieurs qubits ensemble, c'est-à-dire que des qubits intégrés dans le même résonateur pouvaient être couplés les uns aux autres.

Les différences importantes avec le xmon étaient que

1. Le xmon était mis à la terre. Chaque xmon sur une puce se connecte à un plan de masse commun avec une tension nominale fixe.

2. Le xmon n'était pas intégré dans un résonateur. Au lieu de se coupler à travers un résonateur, chaque xmon se couple via une capacité directe à chacun de ses voisins.

De nos jours, plusieurs groupes de recherche construisent des qubits sans résonateur de bus et les appellent "transmons".

Beaucoup plus pourrait être écrit. Si quelqu'un laisse un commentaire demandant plus de détails sur un aspect particulier de la différence entre transmon et xmon, j'écrirai plus.

Histoire du nom

Rob Schoelkopf m'a raconté l'histoire d'où venait le nom "transmon" alors que nous étions à l'école d'été des Houches sur "Quantum Machines". Le qubit de charge a souffert de fluctuations de charges bruyantes à basse fréquence qui conduisent à un déphasage. Pour contourner le problème, le professeur Schoelkopf a pensé à shunter la jonction avec un peu de ligne de transmission. La ligne serait un court-circuit à cc, permettant d'égaliser la charge à basse fréquence, mais ce serait une impédance élevée à la fréquence de résonance du qubit permettant à la résonance de rester. La combinaison d'une trans ligne de mission avec les plas de jonction Món le mode principal du nom « transmon ».

En fin de compte, il s'est avéré qu'un condensateur était plus simple qu'une ligne de transmission et remplissait une fonction équivalente à la ligne de transmission, de sorte que le qubit s'est avéré être un condensateur en parallèle avec la jonction. Cependant, le nom "transmon" était déjà collé (ou peut-être que "capmon" ne sonnait pas aussi bien).

$E_J>>E_c$

$T_1\approx40 \space \mu s$

Pratiquement, il existe de nombreuses autres conceptions de transmons qui offrent certains des mêmes avantages du Xmon. Donc, "transmon vs Xmon" n'est pas la question générale à poser; il suffit d'aller avec le design qui a les meilleures durées de vie et peut-être l'accordabilité.