1 2 x JJ SQUID 2 JJ qubit
1. 2 x. JJ = SQUID 2. JJ = qubit (Wykład 3) Czy obiekty makroskopowe zachowują się kwantowo?
SQUID • Superconducting Quantum Interference Device
V Rb=200 W Bias resistor Wiring a SQUID…
SQUID - Electrical circuit F– strumień magnetyczny przez pętle SQUIDa, j - faza „magnetyczna” Ip = persistent current = nadprzewodzący prąd wirowy
Critical current of the SQUID Dla F = F 0/2 => g 1 = 0, g 2 = p => Ij 1 = 0, Ij 2 = 0 => dowolnie mały prąd zasilający Ib spowoduje włączenie się SQUIDu SQUID = JJ z regulowanym polem magnetycznym prądem krytycznym
Fraunhofer pattern for SQUID F/F 0 Symmetric Squid is superconducting analog of 2 slits optical interferometer: applied flux - F d*sinq - path difference Flux quantum – F 0 l – wavelength For symmetric SQUID (2 x JJ):
SQUID Świat Nauki, X 1994, John Clarke
SQUID – różne konfiguracje
Moje obecne projekty… Signal SQUID magnetic film Reference SQUID 50 W coaxial lines for SQUID read-out
Pomiar magnetyzacji klastrów Magnetization coupled to SQUID M DP(IB 0) F = F 0 + DF(M) b. a. IB 0 Fig. 8. Principle of measuring the cluster magnetization with SQUID. Simplified circuit (a). Two S-curves for opposite magnetization orientation (b).
SQUID – on chip design Złącza Josephsona warstwa magnetyczna
Voltage vs. phase Normal metal Superconductor Voltage drop forces current Phase drop imposes current R r<<R All voltage drops on R The biggest phase drop in the loop on the weakest weak link
Atomic Squid…-mój poprzedni projekt IAC or V 13/19
Atomic contact 14/19 S S few channels, {ti} tunable Al film Δx pushing rod Δz countersupport Elastic substrate {ti} measurable
Fraunhofer pattern for ATOMIC SQUID I 0 -switching current of junction alone When SQUID switches, phase across JJ is the same independently of applied magnetic flux => interference pattern is current-phase relation of atomic contact
U(d) JJ - sztuczny atom Y 0(d) d d • Dyskretne poziomy energetyczne • Superpozycja stanów, qubit • Oscylacje Rabiego = deterministyczna ewolucja wektora stanu • Sfera Blocha
JJ = nieliniowa indukcyjność Kwantowy oscylator nieharmoniczny, Odległość między poziomami energetycznymi NIE jest ta sama = = Co oznacza nieliniowość indukcyjności? L nonlinear
Skwantowane energie w tilted washboard potential PRL, John M. Martinis et. al, Energy-Level Quantization in the Zero-Voltage State of a Current-Biased Josephson Junction
Experimental evidence(1)
Experimental evidence(2)
Limit klasyczny
Jak odróżnić stan wzbudzony od podstawowego? John M. Martinis, Superconducting phase qubits
Prototyp qubitu – spin w polu magnetycznym Geometryczna reprezentacja 2 -level system – Bloch sphere Wektory bazowe: -spin równoległy do osi oz |0>; -spin antyrównoległy do osi oz |1>
B=Bz Stany |0> i |1> są stanami własnymi dla B =Bz Stan startowy: Stan końcowy: Precesja spinu wokół osi OZ || B z prędkością kątową:
B= (Bxcos(wt), 0, Bz) Rabi oscillations W rezonansie spin rotujący wokół Bz widzi stałe pole magnetyczne w kierunku osi Y’ => zaczyna względem niego obracać się* X’Y’ obraca się z wp względem osi OZ => rotating frame approximation *Można pokazać, że sinusoidalne pole w kierunku osi OX składa się z dwóch pól wirujących w przeciwnych kierunkach z prędkością w i amplitudą równą połowie amplitudy pola sinusoidalnego
- Slides: 26