Qubit de fase
Em computação quântica, e mais especificamente em computação quântica supercondutora, o qubit de fase é um dispositivo supercondutor baseado na junção Josephson supercondutor-isolador-supercondutor (SIS),[1] projetado para operar como um qubit quântico, ou qubit.[2]
O qubit de fase está intimamente relacionado, mas é distinto do qubit de fluxo e do qubit de carga, que também são bits quânticos implementados por dispositivos supercondutores. A principal distinção entre os três está na relação entre a energia de Josephson e a energia de carregamento (ou carga)[3] (a energia necessária para um par de Cooper carregar a capacitância total no circuito):
- Para o qubit de fase, essa relação está na ordem de 10^6^, o que permite uma corrente de polarização macroscópica através da junção;
- Para o qubit de fluxo, está na ordem de 10, o que permite supercorrentes mesoscópicas (tipicamente ~300 nA[4]);
- Para o qubit de carga, é inferior a 1 e, portanto, apenas alguns pares de Cooper podem tunelar e carregar a caixa de pares de Cooper. No entanto, o Transmon pode ter uma energia de carga muito baixa devido à enorme capacitância de derivação, e portanto, ter essa relação na ordem de 10~100.[5]
Introdução[editar | editar código-fonte]
Um qubit de fase é uma junção Josephson polarizada por corrente, operada no estado de tensão zero com uma polarização de corrente não nula.
Uma junção Josephson é uma junção túnel,[6] feita de duas peças de metal supercondutor separadas por uma barreira isolante muito fina, com cerca de 1 nm de espessura. A barreira é tão fina que os elétrons, ou no estado supercondutor, elétrons emparelhados de Cooper, podem tunelar através da barreira a uma taxa apreciável. Cada um dos supercondutores que compõem a junção Josephson é descrito por uma função de onda macroscópica, conforme descrito pela teoria de Ginzburg-Landau para supercondutores.[7] A diferença nas fases complexas das duas funções de onda supercondutoras é a variável dinâmica mais importante para a junção Josephson, e é chamada de diferença de fase , ou simplesmente "fase".
Referências
- ↑ Barone, Antonio; Paterno, Gianfranco (1981). Physics and Applications of the Josephson Effect. New York: Wiley
- ↑ Nielsen, Michael; Chuang, Isaac (2000). Quantum Computation and Quantum Information. Cambridge: Cambridge University Press
- ↑ You, J. Q.; Nori, Franco (12 de janeiro de 2007). «Superconducting Circuits and Quantum Information». Physics Today (em inglês). 58 (11). 42 páginas. ISSN 0031-9228. arXiv:quant-ph/0601121
. doi:10.1063/1.2155757
- ↑ University of Delft - Flux Qubit Website Arquivado em 2008-03-01 na Archive.today
- ↑ Schreier, J. A.; Houck, A. A.; Koch, Jens; Schuster, D. I.; Johnson, B. R.; Chow, J. M.; Gambetta, J. M.; Majer, J.; Frunzio, L.; Devoret, M. H.; Girvin, S. M. (12 de maio de 2008). «Suppressing charge noise decoherence in superconducting charge qubits». Physical Review B. 77 (18). 180502 páginas. Bibcode:2008PhRvB..77r0502S. arXiv:0712.3581. doi:10.1103/PhysRevB.77.180502
- ↑ van Duzer, Theodore; Turner, Charles (1999). Principles of Superconductive Devices and Circuits, 2nd ed. Upper Saddle River NJ: Prentice-Hall
- ↑ Tinkham, Michael; Paterno, Gianfranco (1996). Introduction to Superconductivity. New York: McGraw-Hill
