cúbit de carga
En computación cuántica , un qubit de carga (también conocido como caja de pares de Cooper ) es un qubit cuyos estados básicos son estados de carga (es decir, estados que representan la presencia o ausencia de pares de Cooper en exceso en la isla). [1] [2] [3] En la computación cuántica superconductora , un qubit de carga [4] está formado por una diminuta isla superconductora acoplada por una unión Josephson (o prácticamente, una unión túnel superconductora) a un depósito superconductor (ver figura). El estado del qubit está determinado por la cantidad de pares de Cooper que han hecho un túnel a través de la unión. En contraste con el estado de carga de un ion atómico o molecular, los estados de carga de tal "isla" involucran un número macroscópico de electrones de conducción de la isla. La superposición cuántica de estados de carga se puede lograr ajustando el voltaje de puerta U que controla el potencial químico de la isla. El qubit de carga generalmente se lee acoplando electrostáticamente la isla a un electrómetro extremadamente sensible , como el transistor de un solo electrón de radiofrecuencia .
Los tiempos típicos de coherencia T 2 para un qubit de carga son del orden de 1 a 2 μs. [5] Un trabajo reciente ha demostrado que T 2 veces se acerca a 100 μs usando un tipo de qubit de carga conocido como transmon dentro de una cavidad superconductora tridimensional. [6] [7] Comprender los límites de T 2 es un área activa de investigación en el campo de la computación cuántica superconductora .
Los qubits de carga se fabrican utilizando técnicas similares a las que se utilizan para la microelectrónica . Los dispositivos generalmente se fabrican en obleas de silicio o zafiro utilizando litografía de haz de electrones (diferente del qubit de fase , que usa fotolitografía ) y procesos de evaporación de película delgada metálica. Para crear uniones de Josephson , normalmente se utiliza una técnica conocida como evaporación de sombra ; esto implica evaporar el metal fuente alternativamente en dos ángulos a través de la máscara definida por litografía en la resistencia al haz de electrones. Esto da como resultado dos capas superpuestas del metal superconductor, entre las cuales se deposita una fina capa de aislante (normalmente óxido de aluminio ).
Si la unión de Josephson tiene una capacitancia de unión y el capacitor de compuerta , entonces la energía de carga (Coulomb) de un par de Cooper es:
Si denota el número de pares de Cooper en exceso en la isla (es decir, su carga neta es ), entonces el hamiltoniano es: [4]
donde está un parámetro de control conocido como carga de compensación efectiva ( es el voltaje de la puerta) y la energía de Josephson de la unión del túnel.
