¿Cuál es la diferencia entre qubits transmon y Xmon?

Los qubits Transmon y Xmon son dos tipos de qubits de carga superconductores que parecen usarse a menudo en dispositivos cuánticos superconductores. Sin embargo, no pude encontrar fácilmente comparaciones directas entre ellos. La arquitectura Xmon parece ( 1304.2322 ) haber sido introducida por el grupo de Martinis, como una alternativa al qubit transmon, por lo que esperaría que la arquitectura anterior fuera mejor al menos en algunos aspectos. Por otro lado, también parece ( cond-mat / 0703002 y 0712.3581 parecen ser las referencias relevantes) que los dispositivos de IBM usan qubits transmon.

¿Cuáles son las principales diferencias entre los dos, desde un punto de vista práctico (en otras palabras, cuándo y por qué uno prefiere uno sobre el otro)?

El transmon es una unión y condensador Josephson en paralelo. Originalmente, los transmons eran circuitos diferenciales, es decir, dos transmons en el mismo chip no estaban conectados galvánicamente de ninguna manera. En otras palabras, los transmons no compartían una referencia básica. Además, en los primeros días, los transmons casi siempre se incrustaban en el medio de un resonador armónico. El resonador, a menudo denominado "resonador de bus", se usó para acoplar múltiples qubits juntos, es decir, los qubits incrustados en el mismo resonador podrían acoplarse entre sí.

Las diferencias importantes con el xmon fueron que

1. El xmon estaba castigado. Cada xmon en un chip se conecta a un plano de tierra común con un voltaje nominalmente fijo.

2. El xmon no estaba incrustado en un resonador. En lugar de acoplarse a través de un resonador, cada xmon se acopla a través de una capacitancia directa a cada uno de sus vecinos.

Hoy en día, varios grupos de investigación construyen qubits sin el resonador del bus y los llaman "transmons".

Se podría escribir mucho más. Si alguien deja un comentario pidiendo más detalles sobre algún aspecto particular de la diferencia entre transmon y xmon, escribiré más.

Historia del nombre

Rob Schoelkopf me contó la historia de dónde vino el nombre "transmon" mientras estábamos en la escuela de verano Les Houches en "Máquinas cuánticas". El qubit de carga sufrió fluctuaciones de carga ruidosas de baja frecuencia que condujeron a la eliminación de la fase. Para solucionar el problema, el profesor Schoelkopf pensó en desviar la unión con un poco de línea de transmisión. La línea sería un cortocircuito en CC, permitiendo que la carga de baja frecuencia se iguale, pero sería una alta impedancia en la frecuencia de resonancia del qubit permitiendo que la resonancia permanezca. La combinación de un trans línea de misión con las plas unión mon modo de plomo con el nombre "Transmon".

Al final, resultó que un condensador era más simple que una línea de transmisión y tenía un propósito equivalente a la línea de transmisión, por lo que el qubit terminó siendo un condensador en paralelo con la unión. Sin embargo, el nombre "transmon" ya se había pegado (o tal vez "capmon" simplemente no sonaba tan bien).

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$T_1\approx40 \space \mu s$

Prácticamente, hay muchos otros diseños de transmon que ofrecen algunos de los mismos beneficios de Xmon. Entonces "transmon vs. Xmon" no es la pregunta general que se debe hacer; solo ve con el diseño que tiene las mejores vidas y tal vez la capacidad de ajuste.