Un qubit supraconducteur réalisé comme une petite île (boîte à paires de Cooper) couplée à une réserve via une jonction Josephson où les états logiques diffèrent par le nombre de paires de Cooper sur l'île ; il fonctionne dans le régime où l'énergie de charge EC est comparable ou supérieure à l'énergie Josephson EJ.

Principe

Stocker l'information quantique dans des états de charge discrets d'une île supraconductrice ; le découplage d'énergie du qubit est fixé par l'énergie de charge et syntonisable par tensions de porte, mais il est très sensible aux fluctuations de charge de fond.

Démonstration

Expériences initiales sur des boîtes à paire de Cooper montrant des effets de parité de charge et des opérations rapides mais une cohérence limitée due au bruit de charge de l'environnement et au poisonnage par quasiparticules ; ces expériences ont motivé le régime transmon.

Mauvaise application

Prétendre que les qubits de charge sont robustes contre le bruit de charge basse fréquence ou considérer le réglage par tension de porte comme remède complet ; ignorer le tunnellement de quasiparticules et le bruit 1/f de charge conduit à surestimer la cohérence.

Conséquence

Forte anharmonicité et grande contrôlabilité par tensions de porte permettant des opérations rapides, mais la cohérence pratique est souvent mauvaise sans atténuation du bruit de charge (filtrage, conceptions symétriques ou passage au régime transmon).

Inversion

Le régime transmon inverse le choix de conception en augmentant la capacité (réduisant EC) pour supprimer la sensibilité à la charge tout en sacrifiant une partie de l'anharmonicité et en orientant le contrôle vers des impulsions micro-ondes.

Limite

Se réfère aux qubits d'île supraconductrice de petite capacité où l'énergie de charge domine ; exclut les transmons à grande capacité, les qubits de spin semiconducteurs et les dispositifs classiques à électron unique.

Tension sémantique

Tension entre exploiter la forte non-linéarité de charge pour des portes rapides et la vulnérabilité aux bruits d'offset de charge ; ce compromis de conception a conduit à l'évolution des qubits de charge vers les transmons.

Synthèse

Le qubit de charge est l'incarnation boîte à paires de Cooper d'un qubit supraconducteur, encodant l'information dans le nombre discret de paires de Cooper sur une petite île, offrant une forte anharmonicité mais nécessitant une gestion attentive du bruit de charge.