Ссылка на домашнюю страницу магистратуры


Сверхпроводящие цепи и кубиты

Преподаватель: Михаил Фистуль
Правка: 15 Дек 2013

Аннотация курса

Цель – Ознакомление специалистов с теоретическими основами работы различных сверхпроводящих систем в макроскопическом квантовом режиме. Будут рассмотрены вопросы, связанные с выбором параметров этих систем, влиянием температуры и диссипации, взаимодействием с микроволновым излучением и измерением макроскопических квантовых эффектов.

Задачи: научить

  1. принципу действия одиночных джозефсоновских контактов (ДК),
  2. принципу действия одного или нескольких ДК вставленных в сверхпроводящие кольцо (СКВИДы),
  3. ДК малых размеров, или ДК вставленные в полосковую линию.

Формат курса

Лекции (часов) Обсуждения (часов) Самостоятельная работа (часов) Итого (часов)
20 20 104 144

Отметим что каждый час классных занятий студент должен прорабатывать в течении трёх часов самостоятельно.

Обзор курса

  1. Сверхпроводящие системы: потенциал, эффективная масса, уровни энергии, частота осцилляций
    1. Одиночные джозефсоновские контакты (ДК)-фазовый и зарядовый кубиты
    2. Одиночный ДК и несколько ДК встроенных в сверпроводящее кольцо: роль размеров кольца
  2. Макроскопические квантовые эффекты: температура, диссипация, взаимодействие с микроволновым излучением
    1. Макроскопическое квантовое туннелирование (МКТ)
    2. Резонансное усиление МКТ микроволновым излучением
    3. Раби осцилляции
    4. Рамзи полосы и «спин-эхо» эффект
    5. взаимодействие ДК с одиночными фотонами в полосковой линии
    6. Влияние внешнего постоянного тока, магнитного поля, размеров контакта, температуры и квазичастичного сопротивления
    7. Равновесные состояния, потенциальный барьер, расщепление уровней.
    8. Сверхпроводящий квантовый интерферометр с тремя джозефсоновскими контактами (потоковый кубит): равновесные состояния, потенциальный барьер, расщепление уровней.
  3. Методы измерений макроскопических квантовых эффектов
    1. Переход из сверхпроводящего в резистивное состояние
    2. Индуктивные измерения
    3. Отражение волны, проходящей по полосковой линии
    4. Квантовые вычисления: операции с одиночными кубитами, двух-кубитные операции, операции с большим числом кубитов ч.1
    5. Квантовые вычисления: операции с одиночными кубитами, двух-кубитные операции, операции с большим числом кубитов ч.2
    6. Теория взаимодействия одиночных фотонов со сверхпроводящими кубитами: однофотонные Раби осцилляции, индуцированное фотонами взаимодействие кубитов.
  4. Зарядовый кубит
    1. Зарядовый кубит: квантование заряда, Кулоновская блокада, одно-электронный транзистор, диссипация.

Литература

Основная литература:

  1. В.Г. Вакс. Межатомные взаимодействия и связь в твердых телах. ИздАТ, 2002.
  2. Г.С. Кринчик. Физика магнитных явлений - МГУ. Книга по Требованию, 2012.
  3. Ч. Киттель. Введение в физику твердого тела. ООО «МедиаСтар», 2 edition, 2006.

Дополнительная литература:

  1. С.С. Аплексин. Основы спинтроники. Лань, 2010.
  2. Н. Ашкрофт and Н. Мермин. Физика твердого тела. Мир, 1979.

Домашние задания

Будут реферат и курсовая работа.

Оценка

Работа в классе 10%
Домашние задания 20%
Контролькая работа 20%
Экзамен 50%