Regensburg 2002 – wissenschaftliches Programm

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TT: Tiefe Temperaturen

TT 23: Mesoskopische Systeme II

TT 23.3: Vortrag

Freitag, 15. März 2002, 11:15–11:30, H18

Eine Strategie für von-Neumann-Messungen an supraleitenden Quantenbits — •Frank Wilhelm — Sektion Physik und CeNS, Ludwig-Maximilians-Universität, München

Bei der Optimierung und Analyse der Kohärenzeigenschaften festkörperbasierter Quantenbits spielt der quantenmechanische Messprozess eine herausragende Rolle. Neben der Optimierung seiner klassischen Eigenschaften wie dem Signal/Rausch-Verhältnis muss dafür gesorgt werden, dass die zum Messen notwendige Projektion der Wellenfunktion möglichst schnell, die zusätzlich auftretende Relaxation ins thermische Gleichgewicht aber möglichst langssam auftritt. Darüber hinaus ist es wünschenswert, dass die Projektion im Einklang mit dem quantenmechanischen Messpostulat steht, wonach die Messapparatur die Wellenfunktion auf Eigenzustände der gemessenen Observable proijziert (Detektor-dominierte oder von-Neumann-Messung).

Für eine solche von-Neumann-Messung ist eine starke Kopplung zwischen Quantenbit und Detektor notwendig. Anhand eines konkreten generischen Modells, ein Quantenbit gekoppelt an einen gedämpften Oszillator, zeige ich, dass diese Kopplung nicht notwendigerweise zu kurzen Relaxationszeiten führen muss. In diesem Modell wird herausgearbeitet, dass zur realistischen Durchführung einer von-Neumann-Messung die Verschränkung des Qubits mit makroskopisch separierten aber langlebigen Zeigerzuständen notwendig ist. Eine explizite Realisierung dieses Modells in supraleitenden Quantenbits wird diskutiert, die von den technologischen Anforderungen leicht im Bereich der heutigen experimentellen Möglichkeiten liegt und eine exzellente Auflösung verspricht.