Superconducting quantum computingSuperconducting quantum computing is a branch of solid state quantum computing that implements superconducting electronic circuits using superconducting qubits as artificial atoms, or quantum dots. For superconducting qubits, the two logic states are the ground state and the excited state, denoted respectively. Research in superconducting quantum computing is conducted by companies such as Google, IBM, IMEC, BBN Technologies, Rigetti, and Intel. Many recently developed QPUs (quantum processing units, or quantum chips) utilize superconducting architecture.
Effet JosephsonEn physique, l’effet Josephson se manifeste par l'apparition d'un courant entre deux matériaux supraconducteurs séparés par une couche faite d'un matériau isolant ou métallique non supraconducteur. Dans le premier cas, on parle de « jonction Josephson S-I-S » (supraconducteur-isolant-supraconducteur) et dans le second de « jonction S-M-S ». On distingue deux types d'effets Josephson, l'effet Josephson « continu » (D.C. Josephson effect en anglais) et l'effet Josephson « alternatif » (A.C. Josephson effect).
Flux qubitIn quantum computing, more specifically in superconducting quantum computing, flux qubits (also known as persistent current qubits) are micrometer sized loops of superconducting metal that is interrupted by a number of Josephson junctions. These devices function as quantum bits. The flux qubit was first proposed by Terry P. Orlando et al. at MIT in 1999 and fabricated shortly thereafter. During fabrication, the Josephson junction parameters are engineered so that a persistent current will flow continuously when an external magnetic flux is applied.
Phase qubitIn quantum computing, and more specifically in superconducting quantum computing, the phase qubit is a superconducting device based on the superconductor–insulator–superconductor (SIS) Josephson junction, designed to operate as a quantum bit, or qubit. The phase qubit is closely related, yet distinct from, the flux qubit and the charge qubit, which are also quantum bits implemented by superconducting devices.
Charge qubitIn quantum computing, a charge qubit (also known as Cooper-pair box) is a qubit whose basis states are charge states (i.e. states which represent the presence or absence of excess Cooper pairs in the island). In superconducting quantum computing, a charge qubit is formed by a tiny superconducting island coupled by a Josephson junction (or practically, superconducting tunnel junction) to a superconducting reservoir (see figure). The state of the qubit is determined by the number of Cooper pairs that have tunneled across the junction.
SQUIDthumb|SQUID Un SQUID (de l'anglais Superconducting QUantum Interference Device) est un magnétomètre utilisé pour mesurer des champs magnétiques très faibles. Il est constitué généralement de deux jonctions Josephson montées en parallèle dans une boucle supraconductrice. Le SQUID permet des mesures très précises, avec une sensibilité de l'ordre de 1E-7 emu. Il est possible de faire des mesures en fonction de la température, jusqu'à quelques kelvins seulement.
SupraconductivitéLa supraconductivité, ou supraconduction, est un phénomène physique caractérisé par l'absence de résistance électrique et l'expulsion du champ magnétique — l'effet Meissner — à l'intérieur de certains matériaux dits supraconducteurs. La supraconductivité découverte historiquement en premier, et que l'on nomme communément supraconductivité conventionnelle, se manifeste à des températures très basses, proches du zéro absolu (). La supraconductivité permet notamment de transporter de l'électricité sans perte d'énergie.
Niveau d'énergieUn niveau d'énergie est une quantité utilisée pour décrire les systèmes en mécanique quantique et par extension dans la physique en général, sachant que, s'il y a bien quantification de l'énergie, à un niveau d'énergie donné correspond un « état du système » donné ; à moins que le niveau d'énergie soit dit « dégénéré ». La notion de niveau d'énergie a été proposée en 1913 par le physicien danois Niels Bohr.
Supraconducteur à haute températureUn supraconducteur à haute température (en anglais, high-temperature superconductor : high- ou HTSC) est un matériau présentant une température critique de supraconductivité relativement élevée par rapport aux supraconducteurs conventionnels, c'est-à-dire en général à des températures supérieures à soit . Ce terme désigne en général la famille des matériaux de type cuprate, dont la supraconductivité existe jusqu'à . Mais d'autres familles de supraconducteurs, comme les supraconducteurs à base de fer découverts en 2008, peuvent aussi être désignées par ce même terme.
Macroscopic quantum phenomenaMacroscopic quantum phenomena are processes showing quantum behavior at the macroscopic scale, rather than at the atomic scale where quantum effects are prevalent. The best-known examples of macroscopic quantum phenomena are superfluidity and superconductivity; other examples include the quantum Hall effect and topological order. Since 2000 there has been extensive experimental work on quantum gases, particularly Bose–Einstein condensates. Between 1996 and 2016 six Nobel Prizes were given for work related to macroscopic quantum phenomena.
Problème de la mesure quantiqueLe problème de la mesure quantique consiste en un ensemble de problèmes, qui mettent en évidence des difficultés de corrélation entre les postulats de la mécanique quantique et le monde macroscopique tel qu'il nous apparaît ou tel qu'il est mesuré.
Mécanique quantiqueLa mécanique quantique est la branche de la physique théorique qui a succédé à la théorie des quanta et à la mécanique ondulatoire pour étudier et décrire les phénomènes fondamentaux à l'œuvre dans les systèmes physiques, plus particulièrement à l'échelle atomique et subatomique. Elle fut développée dans les années 1920 par une dizaine de physiciens européens, pour résoudre des problèmes que la physique classique échouait à expliquer, comme le rayonnement du corps noir, l'effet photo-électrique, ou l'existence des raies spectrales.
Philosophie de la physiqueEn philosophie des sciences, la philosophie de la physique étudie les questions fondamentales sous-jacentes à la physique moderne, soit l'étude de la matière et de l'énergie et la façon dont elles interagissent. La philosophie de la physique se penche sur les questions métaphysiques et épistémologiques essentielles que pose la physique : la causalité, le déterminisme, et la nature d'une loi physique.
Quantum indeterminacyQuantum indeterminacy is the apparent necessary incompleteness in the description of a physical system, that has become one of the characteristics of the standard description of quantum physics. Prior to quantum physics, it was thought that Quantum indeterminacy can be quantitatively characterized by a probability distribution on the set of outcomes of measurements of an observable. The distribution is uniquely determined by the system state, and moreover quantum mechanics provides a recipe for calculating this probability distribution.
Dégénérescence (physique quantique)En physique quantique, la dégénérescence est le fait pour plusieurs états quantiques distincts de se retrouver au même niveau d'énergie. Un niveau d'énergie est dit dégénéré s'il correspond à plusieurs états distincts d'un atome, molécule ou autre système quantique. Le nombre d'états différents qui correspond à un niveau donné est dit son degré de dégénérescence. Mathématiquement, la dégénérescence est décrite par un opérateur hamiltonien ayant plusieurs fonctions propres avec la même valeur propre.
Efficacité énergétique (économie)En économie, l’efficacité énergétique ou efficience énergétique désigne l'état de fonctionnement d'un système pour lequel la consommation d’énergie est minimisée pour un service rendu identique. C'est un cas particulier de la notion d’efficience. Elle concerne notamment les transports motorisés, les métiers du bâtiment et l'industrie (ces derniers étant responsables respectivement d'environ 40 % et 25 % de la consommation énergétique totale de l'Union européenne).
Quantum information scienceQuantum information science is a field that combines the principles of quantum mechanics with information science to study the processing, analysis, and transmission of information. It covers both theoretical and experimental aspects of quantum physics, including the limits of what can be achieved with quantum information. The term quantum information theory is sometimes used, but it does not include experimental research and can be confused with a subfield of quantum information science that deals with the processing of quantum information.
Technological applications of superconductivityTechnological applications of superconductivity include: the production of sensitive magnetometers based on SQUIDs (superconducting quantum interference devices) fast digital circuits (including those based on Josephson junctions and rapid single flux quantum technology), powerful superconducting electromagnets used in maglev trains, magnetic resonance imaging (MRI) and nuclear magnetic resonance (NMR) machines, magnetic confinement fusion reactors (e.g.
Rapid single flux quantumIn electronics, rapid single flux quantum (RSFQ) is a digital electronic device that uses superconducting devices, namely Josephson junctions, to process digital signals. In RSFQ logic, information is stored in the form of magnetic flux quanta and transferred in the form of Single Flux Quantum (SFQ) voltage pulses. RSFQ is one family of superconducting or SFQ logic. Others include Reciprocal Quantum Logic (RQL), ERSFQ – energy-efficient RSFQ version that does not use bias resistors, etc.
Energy subsidyEnergy subsidies are measures that keep prices for customers below market levels, or for suppliers above market levels, or reduce costs for customers and suppliers. Energy subsidies may be direct cash transfers to suppliers, customers, or related bodies, as well as indirect support mechanisms, such as tax exemptions and rebates, price controls, trade restrictions, and limits on market access. The International Renewable Energy Agency tracked some $634 billion in energy-sector subsidies in 2020, and found that around 70% were fossil fuel subsidies.
