Mesure optimale des qubits supraconducteurs

La mesure projective est une tâche qu’un ordinateur quantique universel devra effectuer régulièrement. En électrodynamique quantique en circuit, les qubits sont généralement mesurés par l’entremise d’un oscillateur auquel ils sont couplés. Ce mémoire étudie un couplage alternatif à la méthode de couplage conventionnelle. En remplaçant le couplage capacitif par le couplage inductif, on montre que la mesure des qubits supraconducteurs obtient plusieurs des avantages que promet la mesure longitudinale. En simulant l’hamiltonien complet de ce nouveau système, on identifie les limites d’une mesure basée sur le couplage inductif et on montre qu’avec des paramètres de circuit réalistes, il est possible de réaliser une mesure avec une fidélité de 99.9% et un aspect quantique non destructif (QND) au-delà de 99.9% en moins de 15 ns. On étudie également le transmon et le couplage capacitif. On explique pourquoi les opérateurs échelles devraient être évités pour décrire numériquement le transmon et comment ils peuvent être remplacés par des opérateurs dans la base de charge. On présente aussi la mesure dispersive basée sur le couplage capacitif ainsi que ses limites. En étudiant le spectre d’un transmon capacitivement couplé à un oscillateur, on montre l’existence d’un couplage entre les états ionisés du transmon et ses états logiques au-delà d’un certain nombre de photons. Cette observation pourrait expliquer pourquoi le temps de vie d’un transmon diminue lorsqu’on augmente la puissance de mesure. Finalement, on présente 2 réalisations expérimentales du couplage inductif. L’une est une réalisation 2D et l’autre implique un résonateur 3D