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TT: Tiefe Temperaturen

TT 8: Josephson-Kontakte

TT 8.2: Hauptvortrag

Dienstag, 23. März 1999, 10:30–11:00, F2

Quantenmessung mit einem SET — •Yuriy Makhlin1, Loic Dreher1,2 und Gerd Schön11Institut für Theoretische Festkörperphysik, Universität Karlsruhe, D-76128 Karlsruhe — 2Landau Institute for Theoretical Physics, Moscow, Russia

Im Zusammenhang mit Quanten-Computern ist die Messung von zentraler Bedeutung, denn nach der Rechnung muß das Ergebnis ausgelesen werden. Wir beschreiben den Meßprozeß mit Mitteln der Quantenmechanik, indem wir das gesamte System (Qubit und angekoppeltes Meßgerät) explizit angeben, und die Zeitentwicklung dessen Dichtematrix analysieren, wobei die makroskopischen Freiheitsgrade ausgespurt werden. Konkret betrachten wir eine Realisierung der Qubits durch Josephson-Kontakte [1,2] mit einem SET als Meßgerät [2,3]. Dieser ändert die Kohärenzzeit nicht, solange keine Transportspannung angelegt wird; umgekehrt wird die Phasenkohärenz sehr schnell zerstört, und es findet eine Messung statt. Es ergeben sich dabei drei Zeitskalen: die Dekohärenzzeit (die Nichtdiagonalelemente der Dichtematrix verschwinden), die Meßdauer (die Zeit, die der SET braucht, um die Zustände aufzulösen), und die Relaxationszeit (die Diagonalelemente verändern sich).
Wir zeigen, daß bei unserem Schema – mit den richtigen Parametern– eine nahezu ideale Messung stattfindet. Außerdem geben wir an, wie man unser Schema auf das Auslesen von mehreren Qubits mit nur einem SET, erweitern kann; zusätzlich wird dabei eine nichtdestruktive Messung (QND) durchführt.

[1] Yu.Makhlin, G.Schön, A.Shnirman, preprint cond-mat/9808067.

[2] G.Schön, A.Shnirman, Yu.Makhlin, preprint cond-mat/9811029.

[3] A.Shnirman and G.Schön, Phys. Rev. B 57, 15400 (1998).

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