Low Temperature Physics: 43, 789 (2017); https://doi.org/10.1063/1.4995627
Физика Низких Температур: Том 43, Выпуск 7 (Июль 2017), c. 991-1003    ( к оглавлению , назад )

Потоковый кубит в цепях быстрой одноквантовой логики: управление и считывание

Н.В. Кленов1–4, А.В. Кузнецов1, И.И. Соловьев2,4, С.В. Бакурский2,4, М.В. Денисенко5, А.М. Сатанин5

1Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет Ленинские горы, 1, стр. 2, г. Москва, 119991, Россия
E-mail: nvklenov@gmail.com

2Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, НИИ ядерной физики им. Д.В. Скобельцына Ленинские горы, 1, стр. 2, г. Москва, 119991, Россия

3Московский технический университет связи и информатики ул. Авиамоторная, 8а, г. Москва, 111024, Россия

4Московский физико-технический институт (государственный университет) пер. Институтский, 9, г. Долгопрудный, Московская обл., 141700, Россия

5Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского пр. Гагарина, 23, г. Нижний Новгород, Нижегородская обл., 603022, Россия

Статья поступила в редакцию 1 февраля 2017 г.

Аннотация

Представлены результаты аналитического исследования и численного моделирования динамики сверхпроводящего потокового трехконтактного (3JJ) кубита, связанного магнитным полем с цепью быстрой одноквантовой (RSFQ) логики, демонстрирующие принципиальную возможность реализации простейших логических операций на пикосекундных временах, а также быстрых неразрушающих измерений. Показано, что при решении оптимизационных задач динамику кубита удобно интерпретировать как прецессию вектора магнитного момента вокруг направления магнитного поля. При этом роль компонент магнитного поля играют комбинации матричных элементов гамильтониана, а роль магнитного момента — вектор Блоха. Обсуждаются особенности модели 3JJ кубита при анализе воздействия на кубит управляющего короткого импульса и аналогия между уравнениями Блоха и Ландау–Лифшица–Гильберта. Анализ решений блоховских уравнений позволил выработать рекомендации по использованию считывающих RSFQ цепей для реализации оптимального интерфейса между классической и квантовой частями вычислительной системы, а также обосновать использование одноквантовой логики для контроля сверхпроводящих квантовых схем на чипе.

PACS: 85.25.Cp Джозефсоновские устройства;
PACS: 85.25.Hv Сверхпроводящие логические элементы и запоминающие устройства, микроэлектронные схемы;
PACS: 85.25.Dq Сверхпроводящие квантовые интерференционные устройства (СКИУ).

Ключевые слова: потоковые кубиты, быстрая одноквантовая логика, квантовые измерения, уравнение Блоха, матрица кубитного гамильтониана.

Oпубликована онлайн: 25 мая 2017 г.