用于量子計算的超導(dǎo)射頻+(SRF)結(jié)構(gòu)研究進展(演講PPT)-英_第1頁
用于量子計算的超導(dǎo)射頻+(SRF)結(jié)構(gòu)研究進展(演講PPT)-英_第2頁
用于量子計算的超導(dǎo)射頻+(SRF)結(jié)構(gòu)研究進展(演講PPT)-英_第3頁
用于量子計算的超導(dǎo)射頻+(SRF)結(jié)構(gòu)研究進展(演講PPT)-英_第4頁
用于量子計算的超導(dǎo)射頻+(SRF)結(jié)構(gòu)研究進展(演講PPT)-英_第5頁
已閱讀5頁,還剩38頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

ThismanuscripthasbeenauthoredbyFermiResearchAlliance,

LLCunderContractNo.DE-AC02-07CH11359withtheU.S.

DepartmentofEnergy,OfficeofScience,OfficeofHighEnergy

Physics.

AdvancesinSRFcavityarchitecturesforquantumcomputing

TanayRoy

SQMSdivision,Fermilab

QuantumTechnologiesforFundamentalPhysicsWorkshop,Erice,Italy3Sep2023

Reportnumber:FERMILAB-SLIDES-23-283-SQMS

BasicRequirementsforaQuantumComputer

Measure

quantumstates

01

Quantumtwolevelsystems

|1〉

|0〉

Couplemultiplequbits

|1〉

|0〉

|1〉

|0〉

r0+β|1〉

Createarbitrarystates

Scalablearchitecture

2

TanayRoy-Fermilab

DifferentPlatforms

Trappedions

NIST

3TanayRoy-Fermilab

Superconductingcircuits

SQMS

NVcentersNMRNeutralatoms

chemie.tu

Photoniccrystals

Quantumdots

SuperconductingCircuits

JosephsonJunction

Losslessnonlinearinductor

I?I21/2

LJI=φ0

4

200nm

Transmon

TanayRoy-Fermilab

200μm

Transmon:AnharmonicOscillator

3

2

1

0

|2?

|1?

|0?

Qubit

HarmonicOscillatorAnharmonicOscillator

5TanayRoy-Fermilab

OperatingTemperature

|2?

f01≈

~

1

2πLJC

5GHz

KBT??f01

|1?

|0?

AnharmonicOscillator

~20nH

~50fF

20mK~240mK

6TanayRoy-Fermilab

Dilutionfridge~10mK

TraditionalMulti-qubitArchitecture

Qudit

Linearorplanargeometry

Computationalspace:2

Canwedobetter?

Scaling:d,d>2

9

UCSB,Nature519(7541)

TanayRoy-Fermilab

IBM

ProblemofRelaxation

Linearorplanargeometry

UCSB,Nature519(7541)

IBM

T1~100μs

10

Q:afew106

TanayRoy-Fermilab

Canwedobetter?

ZooofCavities

Nat.Phys.16,247Science342,6158

Yale,U.Pittsburgh

11

Weizmann

arXiv:2302.06442

Under

exploration

TanayRoy-Fermilab

PRL127,107701

U.Chicago,Rutgers

High-Q3DSRFCavities

T1>2s

1.3GHzSRF:

>1000timesbetterthan

transmons

T1>300ms

5GHzSRF:

Romanenkoetal.PRApplied13,034032

Q>1011at1K

Q>1010at10mK

12

TanayRoy-Fermilab

High-Q3DCavitiesasQudits

Qudit

2

T1>150ms

|10

T1>30ms

T1n>T11/n

I

3〉

|2

1〉

|0

Romanenkoetal.PRApplied13,034032

1

T1>300ms

Stillmuchbetterthantransmonqubits

13TanayRoy-Fermilab

Transmonvs.CavityDrive

Qubit:a

0+β|1〉

Qudit:a0

0+a1

1+…+ad|d〉

Im(a)

D(a)

Re(a)

15TanayRoy-Fermilab

QuditOperation

Im(a)

Im(a)

D(a=1)

0

Quantumstate

1喻eiπ1

a0

0+a1

1+…+ad|d〉

1喻eiπ1

a0

0__a1

1+…+ad|d〉

n喻eiθ

n

Selectivenumber-dependentarbitraryphase(SNAP)gate

PRL115,137002(2015)

Re(a)

Re(a)

16TanayRoy-Fermilab

UniversalGateSet

Im(a)

D(a)

SNAP

Cavitydrive

Unconditional

operationoncavity

Qudit:a0

0+a1

1+?+ad|d?

SNAPgate

Qudit:a0eiθ0

0+a1eiθ1

1+?+adeiθd|d?

Re(a)

Universalcontrol

Conditionaloperationon

cavityenabledbyatransmon

17TanayRoy-Fermilab

FirstMilestone

IncorporateTransmonintoa

TESLAcavity

18TanayRoy-Fermilab

FirstMilestone

IncorporateTransmonintoa

TESLAcavity

19TanayRoy-Fermilab

FirstMilestone

Achievedphotoncounting

543

2

1

0

IncorporateTransmonintoa

TESLAcavity

KeytoDarkMatterdetection

20TanayRoy-Fermilab

SecondMilestone

Preparequantumstates

τ≈0.95ms

21

3

2

1

0

3

2

1

0

TanayRoy-Fermilab

Wignertomography

Fock|1〉

Fock|2〉

ParityParity

1

0

-1

1.5

0.0

-1.5

MultquditArchitecture

Coupler

Manipulator

Transmon

Crosstalkissues

Fasterscaling:N>2N

All-to-allcoupling

Moderate-QcavitiesHigh-Q3Dcavities

Storage

CPU

BUS

RAM

22TanayRoy-Fermilab

Outlook

Improvesingle-celldevices

>Optimizetransmondesign,placement

>InvestigateotherSRFcavitygeometries

Scalingup

>Developmodulararc

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論