Кубіти на джозефсонівських контактах    

     Терміном квантові біти (або кубіти) називають дворівневі системи, які мо-жуть перебувати не лише в одному з двох власних станів (основному і збуд-женому), але і в будь-яких суперпозиційних станах. Останні є лінійною комбінацією власних станів. Наявність суперпозиційних станів принципово відрізняє квантові комп’ютери від класичних. Твердотільні кубіти, створені на основі джозефсонівських контактів, мають значні переваги над кубітами на рідберговських атомах. Найголовніші - це висока індивідуальна керова-ність і можливість об’єднання (масштабування) багатьох кубітів в єдину ко-герентну систему, яка могла б виконувати складні обчислення та симуляції.

     Оскільки твердотільні кубіти функціонують в надвисокочастотному діапа-зоні (порядку кількох гігагерц), то їх ізолюють від “зовнішнього світу”, який може бути інтенсивним джерелом теплових квантів. Навіть один сторонній квант може зруйнувати когерентність всієї системи. Тому температуру надпровідної системи зменшують до 10-20 мілікельвінів.

     Найбільш поширеними є струмові, потокові та зарядові кубіти. Параметри  першого з них, процеси створення, зчитування, та зміни станів  кубіта забез-печуються керуючими струмами. Стан кубітів другого типу змінюють магнітним потоком, що пронизує електричне коло кубіта. Стан зарядового кубіта, який ще називають островком або ящиком для куперівських пар (Cuper-pare box), регулюється величиною прикладеної до нього напруги.        

     Процеси, що відбуваються в електричному колі кубіта, описуються кван-товими аналогами рівнянь Кірхгофа. На основі цих рівнянь спочатку знаходять функцію Лагранжа, потім узагальнені імпульси і після відомих перетворень Лежандра – гамільтоніан. Аж тоді з розв’язків рівняння  Шредінгера знаходять базові хвильові функції та енергії відповідних рівнів.

     В курсі розглянута проблема декогерентності (дефазування) та релаксації кубіта. Особлива увага приділена методам зчитування (вимірювання) стану кубіта, які бувають руйнівними (demolition) або ж неруйнівними  (nondemoli-tion). У другому випадку вивчається вплив процесу вимірювання на стан системи і на точність вимірювання. На конкретних прикладах пояснено, як зовнішні шуми впливають на час перебування кубіта в когерентному стані. Показано, що змінюючи архітектуру квантового кола, можна уникнути негативного впливу деяких шумів.

 

Курс – 150 годин, 36 – лекцій, 18 – практичних занять, екзамен

викладає професор, д.ф.-м.н. кафедри ЗФ та ФТТ Чумак О.О.

 

НАУКОВО-ДОСЛІДНА РОБОТА НАД ТЕМОЮ МАГІСТЕРСЬКОЇ ДИСЕРТАЦІЇ

Кредитний модуль дає можливість отримати ґрунтовну підготовку з науково-дослідної роботи над магістерською дисертацією у ВНЗ для подальшого використання знань під час вирішення практичних, прикладних і наукових завдань, а також формування...

Педагогіка вищої школи

1. МЕТА ТА ЗАВДАННЯ ДИСЦИПЛІНИ Дисципліна має за мету підготовку магістрантів до майбутньої педагогічної діяльності в вищих навчальних закладах на посадах асистентів та викладачів. Після вивчення дисципліни випускник магістратури має...

МЕТОДИКА НАВЧАННЯ ФІЗИКИ-1. Методика навчання у ВНЗ

1. Мета та завдання навчальної дисципліни (Мета навчальної дисципліни визначається через перелік компетентностей (здатностей вирішувати певні завдання), які має продемонструвати студент після засвоєння навчальної дисципліни.) Дисципліна відноситься до циклу професійної...

МЕТОДИКА НАВЧАННЯ ФІЗИКИ-2. Вибрані питання загальної методики навчання фізики

1. Мета та завдання навчальної дисципліни (Мета навчальної дисципліни визначається через перелік компетентностей (здатностей вирішувати певні завдання), які має продемонструвати студент після засвоєння навчальної дисципліни.) 1.1. Мета навчальної дисципліни: а)...

Загальна фізика

Дисципліна ″Загльна фізика″ відноситься до циклу пропедевтичної та практичної підготовки фахівців -інженерів. В курсі загальної фізики, який розрахований на два семестри, розглядаються закони неживої природи, їхні прояви, умови і границі...

Вибрані питання фізики твердого тіла для аспірантів другого року навчання

Кубіти на джозефсонівських контактах Терміном квантові біти (або кубіти) називають дворівневі системи, які мо-жуть перебувати не лише в одному з двох власних станів (основному і збуд-женому), але і в будь-яких...

Методи експериментальних досліджень поверхні металів

Вивчається процес поширення поверхневих хвиль (хвиль Релея) на межі пружного середовища та вакууму. Показано, що залежність частоти коливань від хвильового вектора є лінійною, а зміщення елементів середовища мають і паралельну,...

Методика навчання фізики

Навчальна дисципліна «Методика навчання фізики» базується на знаннях студентів з курсу загальної фізики, психології та педагогіки. Належить до циклу професійної та практичної підготовки. При викладанні кредитного модулю значна увага приділяється...

Вступ до спеціальності

Дисципліна ″Вступ до фаху″ відноситься до циклу професійної та практичної підготовки фахівців за спеціальністю 104 Фізика та астрономія спеціалізації «Комп’ютерне моделювання фізичних процесів». Розглядаються закони неживої природи, їхні прояви, умови...

Сучасні технології у фізиці твердого тіла

Дисципліна дає можливість отримати ґрунтовну підготовку зі спеціальних розділів фізики твердого тіла, ознайомитися з сучасними технологіями експериментальних досліджень у фізиці твердого тіла, фізичними основами методів дослідження структури та складу зразків,...

Основи фізики напівпровідників

Дисципліна дає можливість отримати ґрунтовну підготовку зі спеціальних розділів фізики напівпровідників, зокрема засвоїти такі поняття як зонна структура напівпровідників, квантова статистика електронів в металах та напівпровідниках, квантовомеханічний опис станів у...

Сучасні питання фізики твердого тіла

Дисципліна дає можливість отримати ґрунтовну підготовку зі спеціальних розділів фізики твердого тіла, поглибити знання з фізики напівпровідників, зокрема напівпровідників, які найширше використовуються у техніці, оволодіти знаннями щодо напрямів розвитку напівпровідникових...