Circuit supraconducteur de qubit constitué d'une jonction Josephson fortement shuntée par une grande capacité de manière à obtenir un rapport énergie Josephson/énergie de charge (EJ/EC) élevé ; cela réduit la sensibilité au bruit de charge tout en conservant une échelle de niveaux faiblement anharmoniques utilisée comme système effectif à deux niveaux.

Principe

Réduire la dispersion en charge en augmentant EJ/EC via un shunt capacitif, de sorte que le dispositif se comporte comme un oscillateur anharmonique dont la sensibilité au bruit de charge est diminuée à des températures de frigo à dilution.

Démonstration

Un transmon planar sur substrat de silicium couplé à une résonateur en guide d'onde coplanaire en électrodynamique de circuit, montrant des temps de cohérence individuels de dizaines à centaines de microsecondes et des fidélités de porte supérieures à 99 % dans les implémentations modernes.

Mauvaise application

Considérer le transmon comme un parfait système à deux niveaux en ignorant ses niveaux excités supérieurs et sa faible anharmonicité, ce qui induit des erreurs de fuite lors de portes rapides et des interactions parasites dans des processeurs à densité de fréquences élevée.

Conséquence

Qubits supraconducteurs pratiques avec des temps de déphase améliorés par rapport aux conceptions sensibles à la charge, permettant un contrôle micro-ondes évolutif et une intégration, au prix d'une anharmonicité réduite nécessitant un façonnage des impulsions et une allocation de fréquences prudente.

Inversion

Le régime de boîte à paires de Cooper (charge) où EC domine EJ, produisant une forte sensibilité à la charge et des séparations de niveaux plus grandes mais des temps de cohérence beaucoup plus courts sans atténuation.

Limite

S'applique aux dispositifs à jonction Josephson shuntés par capacité opérant en régime supraconducteur et micro-onde à des températures millikelvin ; exclut les qubits non supraconducteurs, les qubits purement à flux en boucle et les propositions topologiques.

Tension sémantique

Tension entre maximiser la cohérence (grand EJ/EC) et conserver une anharmonicité suffisante pour un contrôle rapide et peu de fuite ; des variantes proches (Xmon, gmon, transmons à flux) privilégient différents compromis.

Synthèse

Le qubit transmon est un oscillateur à jonction Josephson shunté capacitivement, réglé sur un rapport EJ/EC élevé pour supprimer la sensibilité au bruit de charge tout en gardant l'anharmonicité nécessaire au fonctionnement comme qubit contrôlable dans des processeurs supraconducteurs.