4.3.2. Квантовий комп'ютер на надпровідникових острівцях з переходами Джозефсона.

Квантовий комп'ютер повинен мати регістр, що складається з більшого числа кубітів L, в якому пари кубітів пов'язані контролюючим чином. Більш опрацьованими в даний час з цієї точки зору є варіанти на зарядових кубітах. Так для цієї мети, наприклад в [7.5], пропонується приєднати всі L кубітів, типу представлених на рис. 7.1, паралельним чином до однієї загальної котушки індуктивності L_l. Якщо L_l = 0, така система зводиться до серії непов'язаних кубітів. При кінцевому значенні L_l в L_l С -ланцюга виникає змінна напруга з характерною частотою w_LC=(LL_l C_t )^-1/2, де

C_t^-1=C^-1+C_J^-1 , яке діє одночасно на всі кубіти і таким чином магнітний потік в загальній котушці індуктивності Ф виявляються пов'язаними з фазою кожного і-го кубіта . В результаті зв'язок між кубітами здійснюється у вигляді зсуву фази в доданках, що описують джозефсонівський зв'язок, що визначається коливаннями напруження. Ситуація нагадує звичайний SQUID за винятком того, що магнітний потік тепер є динамічною змінною. Окільки характеристична частота осцилятора, що описує коливання магнітного потоку і заряду, велика в порівнянні з характерними частотами зміни стану кубітів то при обчисленні енергії основного коливального стану можна скористуватися адіабатичним наближенням, розглядаючи змінні , як постійні параметри. Це дає в гамільтоніан доданок, що описує взаємодію між кубитами, яке має вигляд [7.5]

де .

Ця взаємодія має місце в усі моменти часу. Його можна наближено контролювати, налаштовуючись на резонанс визначених кубітів. У разі коли Е_L < E_J і всі кубіти мають напрyженя на затворах V *, при яких вони знаходяться далеко від резо ¬ резонансу (точки перетину рівнів), різні двухкубитовий скла ¬ яния | ^ Ц), | ^), | ^ ), | ^), розділені енергіями багато більшими, ніж ЕЬ і взаємодія (7.7) виявляється дуже слабким. Тільки ку ¬ біти, стану яких в резонансі (рівні у відсутності взаємодій ¬ ствия перетинаються = Уг), будуть утворювати за рахунок цього взаи ¬ ємств двухкубитовий суперпозиції типу заплутаних станів 2-1/2 (| Ц) ± | Ц)), розділені енергією ЕЬ.Щоб справити двухкубитовий операцію, пара відповідаю ¬ щих кубітів шляхом швидкого включення імпульсу напруги У {1) наводяться на час в резонанс, потім імпульс вимикається. У ре ¬ зультаті взаємодії (7.7) здійснюється операція, соответству ¬ ющая повороту тільки цих двох кубітів в субпросторі станів | і | 1 ^) на кут = ЕьАЬ / 2. Для виконання операції С] чот мо ¬ же бути також використана різниця в енергії двох станів вза ¬ ємодії контролюючого і контрольованого кубітів [7.3]. Якщо контролюючий кубіт знаходиться в стані | 1) = | ^), ця раз ¬ ність менше, ніж коли він знаходиться в стані | 0) = | \). Під дей ¬ ністю імпульсу напруги система адіабатично проходить точку виродження, де У \ - У2 і має місце розсунення перетинають ¬ ся рівнів, в результаті два стани контрольованого кубіта ін ¬ вертірующем, тобто включається операція N01?. Якщо контролиру ¬ ющий кубіт знаходиться в стані | 0), то імпульс напруги тієї ж тривалості не встигне привести контролюючий кубіт до про ¬ ходіння точки перетину і його стан не зміниться, як це і потрібно для виконання операції С] чот. Альтернативний варіант виконання однокубітовой і двухкубитовий операцій розглядався в [7.7].Для наведених вище характерних параметрів має місце на ¬ дующая ланцюжок нерівностей:кТ, ЕЬ <С Е ^ <З Ес А. (7-8)Вимірювання стану сверхпроводнікового кубіта передбачається виконувати за допомогою одноелектронного транзистора [7.2, 7.5, 7.6].