Qual é a diferença entre qubits transmon e Xmon?

Os qubits Transmon e Xmon são dois tipos de qubits de carga supercondutores que parecem ser frequentemente usados ​​em dispositivos quânticos supercondutores. No entanto, não consegui encontrar facilmente comparações diretas entre eles. A arquitetura Xmon parece ( 1304.2322 ) ter sido introduzida pelo grupo Martinis, como uma alternativa ao qubit transmon, então eu esperaria que a arquitetura anterior fosse melhor em pelo menos alguns aspectos. Por outro lado, também parece ( cond-mat / 0703002 e 0712.3581 parecem as referências relevantes) que os dispositivos da IBM usam qubits transmon.

Quais são as principais diferenças entre os dois, do ponto de vista prático (em outras palavras, quando e por que um prefere um ao outro)?

O transmon é uma junção e capacitor Josephson em paralelo. Originalmente, os transmons eram circuitos diferenciais, ou seja, dois transmons no mesmo chip não eram galvanicamente conectados de forma alguma. Em outras palavras, os transmons não compartilham uma referência de base. Além disso, nos primeiros dias, os transmons eram quase sempre incorporados no meio de um ressonador harmônico. O ressonador, geralmente chamado de "ressonador de barramento", foi usado para acoplar vários qubits, ou seja, qubits incorporados no mesmo ressonador poderiam acoplar um ao outro.

As diferenças importantes com o xmon foram que

1. O xmon estava de castigo. Cada xmon em um chip se conecta a um plano de aterramento comum com uma tensão nominalmente fixa.

2. O xmon não foi incorporado a um ressonador. Em vez de se acoplarem através de um ressonador, cada xmon acopla-se através de uma capacitância direta a cada um de seus vizinhos.

Atualmente, vários grupos de pesquisa constroem qubits sem o ressonador de barramento e os chamam de "transmons".

Muito mais poderia ser escrito. Se alguém deixar um comentário solicitando mais detalhes sobre qualquer aspecto específico da diferença entre transmon e xmon, escreverei mais.

História do nome

Rob Schoelkopf me contou a história de onde o nome "transmon" veio enquanto estávamos na escola de verão Les Houches em "Quantum Machines". O qubit de carga sofria de flutuações de carga de ruído de baixa frequência que levam à desvalorização. Para contornar o problema, o professor Schoelkopf pensou em desviar o cruzamento com um pouco de linha de transmissão. A linha seria um curto-circuito em CC, permitindo que a carga de baixa frequência se igualasse, mas seria uma alta impedância na frequência de ressonância do qubit, permitindo que a ressonância permanecesse. A combinação de um trans linha missão com os plas junção mon modo de chumbo para o nome "transmon".

No final, descobriu-se que um capacitor era mais simples que uma linha de transmissão e servia a um propósito equivalente à linha de transmissão, de modo que o qubit acabou sendo um capacitor em paralelo com a junção. No entanto, o nome "transmon" já estava preso (ou talvez "capmon" simplesmente não parecia tão bom).

$E_J>>E_c$

$T_1\approx40 \space \mu s$

Praticamente, existem muitos outros designs de transmissão que oferecem alguns dos mesmos benefícios do Xmon. Portanto, "transmon vs. Xmon" não é a pergunta geral a ser feita; basta seguir o design que tem as melhores vidas úteis e talvez a capacidade de ajuste.