論文の概要: An Overview of Josephson Junctions Based QPUs

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.02500v1
• Date: Thu, 03 Apr 2025 11:26:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-04 19:36:38.692108
• Title: An Overview of Josephson Junctions Based QPUs
• Title（参考訳）: ジョセフソン接合型QPUの概要
• Authors: Omid Mohebi, Alireza Hesam Mohseni,
• Abstract要約: 超伝導ジョセフソン接合に基づく量子処理ユニットは、量子コンピューティングの大幅な進歩を約束する。 しかし、それらはデコヒーレンス、スケーラビリティの制限、エラー修正オーバーヘッドといった重要な課題に直面している。 本稿では,基本量子現象と実用工学的課題の両方を探求し,これらの課題を考察する。
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• Abstract: Quantum processing units (QPUs) based on superconducting Josephson junctions promise significant advances in quantum computing. However, they face critical challenges. Decoherence, scalability limitations, and error correction overhead hinder practical, fault-tolerant implementations. This paper investigates these issues by exploring both fundamental quantum phenomena and practical engineering challenges. We analyze key quantum mechanical principles such as superposition, entanglement, and decoherence that govern the behavior of superconducting qubits. We also discuss quantum tunneling, Cooper pair formation, and the operational mechanics of Josephson junctions in detail. Additionally, we present a comparative analysis with alternative architectures, including ion trap and photonic systems. This comparison highlights the unique advantages and trade-offs of Josephson junction-based QPUs. Our findings emphasize the critical role of material innovations and optimized control techniques. These advances are essential for mitigating noise and decoherence and for realizing robust, scalable quantum computing.
• Abstract（参考訳）: 超伝導ジョセフソン接合に基づく量子処理ユニット(QPU)は、量子コンピューティングの大幅な進歩を約束する。 しかし、それらは重大な課題に直面している。 デコヒーレンス、スケーラビリティの制限、エラー修正のオーバーヘッドは、実用的でフォールトトレラントな実装を妨げる。 本稿では,基本量子現象と実用工学的課題の両方を探求し,これらの課題を考察する。 超伝導量子ビットの挙動を規定する重ね合わせ、絡み合い、デコヒーレンスなどの重要な量子力学的原理を解析する。 また、量子トンネル、クーパー対形成、ジョセフソン接合の操作力学についても詳しく論じる。 さらに,イオントラップやフォトニックシステムなど,代替アーキテクチャとの比較分析を行った。 この比較は、ジョセフソンジャンクションベースのQPUのユニークな利点とトレードオフを強調している。 本研究は, 材料革新と最適化制御技術の重要性を強調した。 これらの進歩は、ノイズとデコヒーレンスを緩和し、堅牢でスケーラブルな量子コンピューティングを実現するために不可欠である。

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