Coupling with One and Two Qubit Couplers
No Thumbnail Available
Files
Aalto login required (access for Aalto Staff only).
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Perustieteiden korkeakoulu |
Bachelor's thesis
Electronic archive copy is available locally at the Harald Herlin Learning Centre. The staff of Aalto University has access to the electronic bachelor's theses by logging into Aaltodoc with their personal Aalto user ID. Read more about the availability of the bachelor's theses.
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2024-04-26
Department
Major/Subject
Quantum Technology
Mcode
SCI3103
Degree programme
Aalto Bachelor’s Programme in Science and Technology
Language
en
Pages
36
Series
Abstract
In recent years, the research in quantum electrodynamics has rocketed, as the interest in quantum computing has increased. In pursuit of quantum supremacy, there is still need for the current procedures to be improved. The typical quantum computing architectures require tunable coupling between the circuit elements provided by a coupler, which in most cases consists of a qubit mediating the coupling between the circuit elements. However, the current one-qubit coupler has weak coupling strength; it operates slowly by tuning the qubit frequency; and the coupling can hardly be turned off. This thesis proposes the use of a coupler consisting of two qubits instead, as it provides solutions to these issues. This thesis found the two-qubit coupler to have an effective coupling range twice as large as the one-qubit coupler. The two-qubit coupler also operates fast, as instead of tuning the frequency, the coupling is tuned by changing the coupler state. Furthermore, the two-qubit coupler allows the coupling between the circuit elements to be completely turned off. In addition, this thesis discusses the property of the two-qubit coupler to be prepared into a superposition of coupler states, which offers possibilities for interesting applications in the field of quantum electrodynamics.Viime vuosina kiinnostus kvanttilaskentaa kohtaan on kasvanut, ja sitä on seurannut kvanttisähködynamiikan tutkimusten määrän merkittävä kasvu. Tyypilliset kvanttilaskenta-asetelmat tarvitsevat toimiakseen säädettävää kytkentää (engl. tunable coupling) piirielementtien välille. Säädettävä kytkentä toteutetaan kytkimellä (engl. coupler), joka välittää kytkentää piirielementtien välillä. Yleensä kytkin koostuu yhdestä kubitista. Kuitenkin yhden kubitin kytkimellä on heikko kytkentävahvuus, se toimii hitaasti kubitin taajuutta muuttamalla ja kytkentää ei käytännössä voi laittaa pois päältä. Tämä kandidaatintyö esittää kahden kubitin käyttämistä kytkimessä yhden sijaan, sillä se tarjoaa ratkaisuja edellä mainittuihin ongelmiin. Esityksen pohjustamista varten työssä johdetaan yhden ja kahden kubitin kytkinten Hamiltonin funktiot, joiden avulla mallinnetaan ja verrataan kytkinten aikakehitystä. Työn tulokset osoittavat, että kahden kubitin kytkimellä on kaksi kertaa suurempi tehokas kytkentävoimakkuus (engl. effective coupling strength) kuin yhden kubitin kytkimellä. Kahden kubitin kytkin toimii myös nopeammin, sillä kubitin taajuuden muuttamisen sijaan sitä säädetään vaihtamalla kytkimen tilaa. Kytkentä piirielementtien välillä voidaan myös kytkeä täysin pois päältä kahden kubitin kytkimellä. Lisäksi työ tarkastelee kahden kubitin kytkimen ominaisuutta olla superpositiotilassa kahden kytkintilan välillä. Tämä voi johtaa mielenkiintoisiin käytännön ratkaisuihin kvanttisähködynamiikan alalla.Description
Supervisor
Raasakka, MattiThesis advisor
Chen, QimingKeywords
coupler, quantum electrodynamics, qubit, superposition, tunable coupling
