Изоляция джозефсоновского кубита от электромагнитного окружения

• Published in: Физика низких температур
• Date: 2015
• Main Authors: Шнырков, В.И., Королев, А.М., Турутанов, О.Г., Шульга, В.М., Ляхно, В.Ю., Серебровский, В.В.
• Format: Article
• Language: Russian
• Published: Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2015
• Subjects: Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная
• Online Access: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/128230
• Journal Title: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Cite this: Изоляция джозефсоновского кубита от электромагнитного окружения / В.И. Шнырков, А.М. Королев, О.Г. Турутанов, В.М. Шульга, В.Ю. Ляхно, В.В. Серебровский // Физика низких температур. — 2015. — Т. 41, № 11. — С. 1109–1118. — Бібліогр.: 50 назв. — рос.

Рассмотрены два аспекта изоляции джозефсоновского потокового (зарядово-потокового) кубита от
 внешнего диссипативного электромагнитного окружения: выбор оптимальной топологии сверхпроводящего контура кубита и пассивная фильтрация планковского излучения на входе цепи регистрации состояния кубита. При считывании состояния макроскопического квантового объекта («шредингеровского
 кота») методом непрерывных нечетких измерений связь с окружением, непосредственная и через присоединенные цепи, является причиной быстрой потери когерентности суперпозиционных состояний. Обсуждаются коэффициенты связи с внешним электромагнитным окружением и вопросы их минимизации
 для плоских (2D) и объемных (3D) конструкций контура квантования кубитов. Проведен анализ характеристик низкотемпературных комбинированных широкополосных фильтров, предназначенных для эффективного уменьшения электромагнитного шума в цепях управления и измерения. Экспериментально
 показано, что криогенный порошковый Cu–CuO фильтр, установленный непосредственно в измерительную цепь, приводит к существенному подавлению обратного влияния охлаждаемого HEMT-усилителя на
 кубит. Розглянуто два аспекти ізоляції джозефсонівського потокового (зарядово-потокового) кубіту від зовнішнього дисипативного електромагнітного оточення: вибір оптимальної топології надпровідного контура кубіту і пасивна фільтрація планківського випромінювання на вході ланцюга реєстрації стану кубіту.
 При прочитуванні стану макроскопічного квантового об’єкту («шредінгерівського кота») методом безперервних нечітких вимірювань зв’язок з оточенням, безпосередній і через приєднані ланцюги, є причиною
 швидкої втрати когерентності суперпозиційних станів. Обговорюються коефіцієнти зв’язку із зовнішнім
 електромагнітним оточенням і питання їх мінімізації для плоских (2D) і об’ємних (3D) конструкцій контура квантування кубітів. Проведено аналіз характеристик низькотемпературних комбінованих широкосмугових фільтрів, які призначені для ефективного зменшення електромагнітного шуму в ланцюгах керування і вимірювання. Експериментально показано, що кріогенний порошковий фільтр Cu–CuO, що
 встановлений безпосередньо у вимірювальний ланцюг, приводить до істотного пригнічення зворотного
 впливу охолоджуваного HEMT-підсилювача на кубіт. We consider two aspects of isolation of Josephson
 flux (charge-flux) qubit from an external dissipative
 electromagnetic environment, (i) making choice of an
 optimal topology of the superconducting qubit circuit
 and (ii) passive filtering of Planck radiation at the input
 of the qubit state registration circuit. When reading
 the state of a macroscopic quantum object (“Schrö-
 dinger’s cat”) with the weak continuous measurement
 technique, the coupling to the environment, both direct
 and through the connected circuits, is the cause of the
 rapid loss of coherence of superposition states. The
 coefficients of coupling to the external electromagnetic
 environment are discussed, as well as the problem
 of their minimization for flat (2D) and bulk (3D) designs
 of the qubit quantization loops. The analysis of
 the characteristics of low-temperature combined broadband
 filters designed to effectively reduce the electromagnetic
 noise in the control and measurement circuits
 is done. It is shown experimentally that the
 cryogenic powder Cu–CuO filter mounted directly to
 the measuring circuit leads to a significant suppression
 of the back action of a cooled HEMT amplifier to the
 qubit.