• 相位量子比特

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    相位量子比特

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    量子計算中,更具體地說,在超導量子計算中,相位量子比特是一種基于超導體-絕緣體-超導體(SIS)約瑟夫森結的超導器件,被設計為作為量子比特或量子位運行。相量子比特與磁通量子比特和電荷量子比特密切相關,但又有所不同,它們也是由超導裝置實現的量子比特。三者之間的主要區別是約瑟夫森能量與充電能量的比率(一個庫珀對給電路中的總電容充電的必要能量)。對于相位量子比特,這個比率在106的數量級上,這允許通過結的宏觀偏置電流;對于通量量子比特,這個比率在10的數量級上,這允許中觀的超級電流(通常~300nA);對于電荷量子比特,這個比率小于1,因此只有少數庫珀對可以通過隧道并向庫珀對盒充電。然而,由于巨大的分流電容,transmon可以有很低的充電能量,因此有10~100的這個比率。引言相位量子比特是一個電流偏壓的約瑟夫森結,在零電壓狀態下以非零電流偏壓運行。約瑟夫森結是一個隧道結,由兩塊超導金屬組成,中間有一個非常薄的絕緣屏障,厚度約為1納米。該屏障足夠薄,以至于電子,或在超導狀態下的庫珀配對電子,可以以可觀的速度隧道通過該屏障。構成約瑟夫森結的每一種超導體都是由一個宏觀波函數描述的,正如超導體的金茲堡-朗道理論所描述的那樣。兩個超導波函數的復數相位差是約瑟夫森結最重要的動態變量,被稱為相位差

    描述SIS結的主要方程

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    約瑟夫森方程與超導電流(通常稱為超級電流)有關是隧道結的臨界電流,由結內隧道勢壘的面積和厚度以及勢壘兩側的超導體的特性決定。對于屏障兩側有相同的超導體的結,臨界電流與超導間隙有關通過Ambegaokar-Baratoff公式,隧道結的正常狀態電阻為戈爾科夫相位演化方程給出了相位變化率(相位的速度)與電壓的線性關系這個方程是薛定諤方程對BCS波函數的相位的概括。這個概括是由Gor'kov在1958年進行的。

    量子計算機

    麥坎伯-斯特瓦特模型

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    替代性和直流約瑟夫森關系控制著約瑟夫森結本身的行為。約瑟夫森結的幾何形狀--兩塊超導金屬板被一個薄的隧道屏障隔開--是一個平行板電容器,所以除了約瑟夫森元件外,該裝置還包括一個平行電容與約瑟夫森元件并聯。三組并聯的電路元件被一個外部電流源所偏壓因此,電流偏置的約瑟夫森結。解決電路方程可以得到一個單一的動態方程,用于相位。.粒子在一個保守的力場中運動,該力場由右邊的項給出,相當于粒子與勢能相互作用這就是洗衣板勢,所謂的洗衣板勢是因為它有一個

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    1. 相位量子比特
    2. 描述SIS結的主要方程
    3. 麥坎伯-斯特瓦特模型

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