Ein supraleitender Qubit, umgesetzt als eine kleine supraleitende Schleife, unterbrochen durch eine oder mehrere Josephson-Kontakte, wobei logische Zustände gegenüberläufige persistente Ströme (verschiedene Fluxoid-Zustände) repräsentieren und die Qubit-Dynamik durch aufgebrachten magnetischen Fluss gesteuert wird.

Prinzip

Quanteninformation in Richtung und Amplitude persistenter Ströme (Flux-Zustände) kodieren und mittels externem Magnetfluss den Doppel-Topf-Energie-Landschaft sowie die Tunnelspaltung nahe einer halben Flussquantums einstellen.

Demonstration

Ein drei-Junction Persistent-Current-Flux-Qubit, gebiased nahe Φ0/2, zeigt eine vermiedene Kreuzung zwischen Uhrzeiger- und Gegenuhrzeiger-Strömungszuständen, ermöglicht Mikrowellen-Gates und Spektroskopie, ist jedoch deutlich empfindlich gegenüber niederfrequentem Flussrauschen.

Fehlanwendung

Zu glauben, Flux-Qubits hätten automatisch lange Kohärenzzeiten wie kapazitiv abgeschirmte Transmons, ohne die dominierende Flussrausch-Dephasierung und die Notwendigkeit von ‚sweet spots‘, Filterung oder Rauschminderungsstrategien zu berücksichtigen.

Konsequenz

Zugang zu starker Anharmonizität und magnetischer Steuerbarkeit für schnelle Gates sowie native Kopplung an magnetische Freiheitsgrade, jedoch praktische Verwundbarkeit gegenüber Flussrauschen, das die Dephasierung begrenzt, sofern nicht gezielt entworfen.

Umkehrung

Ein phasenunempfindlicher oder ladungsbasierter Qubit (z. B. Transmon oder Charge-Qubit), bei dem Information in Ladung oder Phase gespeichert wird statt in persistenten Flussströmen, mit anderen Rausch- und Steuerungseigenschaften.

Abgrenzung

Gilt für supraleitende Schleifenqubits, deren logische Zustände lokalisiert persistente Strom-/Fluxoid-Konfigurationen sind; schließt Transmons ohne Schleifengeometrie, gefangene Teilchen-Qubits und nicht-suprakondensierende Realisierungen aus.

Semantische Spannung

Spannung zwischen der Nutzung von Fluss-Bias-Tunability zur Gate-Steuerung und der erhöhten Anfälligkeit für 1/f-Flussrauschen; verwandte Konzepte wie Fluxonium und Persistent-Current-Qubits verändern Junction-Anordnungen und Induktivitäten, um dieses Gleichgewicht zu verschieben.

Synthese

Ein Flux-Qubit ist eine supraleitende Schleife mit Josephson-Kontakten, die Quanteninformation in zirkulierenden Strom-/Flusszuständen speichert; es bietet hohe Anharmonizität und magnetische Einstellbarkeit auf Kosten erhöhter Flussrausch-Empfindlichkeit.