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Originaltitel:
Superconducting flux quantum circuits: characterization, quantum coherence, and controlled symmetry breaking 
Übersetzter Titel:
Flussbasierte supraleitende Quantenschaltkreise: Charakterisierung, Quantenkohärenz und kontrollierte Symmetriebrechung 
Jahr:
2009 
Dokumenttyp:
Dissertation 
Institution:
Fakultät für Physik 
Betreuer:
Gross, Rudolf L. (Prof. Dr.) 
Gutachter:
Rempe, Gerhard (Prof. Dr.); Gross, Rudolf L. (Prof. Dr.) 
Sprache:
en 
Fachgebiet:
PHY Physik 
Stichworte:
Josephson junction, capacitance, SQUID, voltage step, flux qubit, quantum coherence, decoherence, multiphoton, upconversion, selection rules, symmetry breaking 
Übersetzte Stichworte:
Josephsonkontakt, Kapazität, SQUID, Spannungsstufe, Flussqubit, Quantenkohärenz, Dekohärenz, Multiphoton, Upconversion, Auswahlregeln, Symmetriebrechung 
Kurzfassung:
We fabricate a three-Josephson-junction flux qubit, a nonlinear superconducting circuit acting as a quantum two-level system with a macroscopic degree of freedom. First, the capacitance per unit area of the used Josephson junctions, Cs=(100±25)fF/µm2, is determined from DC SQUID voltage steps. Next, we probe the coherence times of our qubit using a novel variant of the switching-DC-SQUID readout. At the optimal point, our device is relaxation-limited with T1≅100ns and Tφ≅2µs. Ramsey and spin echo experiments reveal 1/f-noise and suggest microscopic fluctuators in the tunnel barriers as its source. As in other experiments, the 1/f-noise magnitude is ≅(10-6Φ0)2. Finally, the qubit is coupled to a linear LC-resonator in a circuit quantum electrodynamics experiment. Spectroscopically, an upconversion mechanism enabled by controlled symmetry breaking is demonstrated. 
Übersetzte Kurzfassung:
Ein Flussqubit aus drei Josephsonkontakten wird hergestellt. Dieser nichtlineare supraleitende Schaltkreis bildet ein Quantenzweiniveausystem mit einem makroskopischen Freiheitsgrad. Zuerst ermitteln wir die Kapazität pro Fläche der Josephsonkontakte, Cs=(100±25)fF/µm2, aus DC-SQUID-Spannungsstufen. Dann messen wir die Kohärenzzeiten unseres Qubits mit einer neuen Variante der Switching-DC-SQUID-Auslesemethode. Am optimalen Betriebspunkt dominiert die Relaxation und man findet T1≅100ns und Tφ≅2µs. Ramsey- und Spinechomessungen belegen 1/f-Rauschen und weisen auf Fluktuatoren in den Tunnelbarrieren als dessen Quelle hin. Wie in anderen Experimenten findet man eine Rauschamplitude von ≅(10-6Φ0)2. Zuletzt wird in einem Circuit-Quantenelektrodynamikexperiment das Qubit mit einem LC-Resonator gekoppelt. Der spektroskopisch gezeigte Upconversion-Mechanismus wird durch eine kontrollierte Symmetriebrechung möglich. 
Mündliche Prüfung:
02.04.2009 
Seiten:
130 
Letzte Änderung:
15.04.2009