論文の概要: Identification of different types of high-frequency defects in superconducting qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.05391v3
• Date: Thu, 24 Nov 2022 21:56:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-04 22:52:10.609271
• Title: Identification of different types of high-frequency defects in superconducting qubits
• Title（参考訳）: 超伝導量子ビットにおける異なる種類の高周波欠陥の同定
• Authors: Leonid V. Abdurakhimov, Imran Mahboob, Hiraku Toida, Kosuke Kakuyanagi, Yuichiro Matsuzaki, Shiro Saito
• Abstract要約: 寄生性2レベル系(TLS)欠陥は超伝導量子ビットのコヒーレンス時間を制限する主要な要因の1つである。 本稿では、強い量子ビット駆動を用いたTLS欠陥分光の実験手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Parasitic two-level-system (TLS) defects are one of the major factors limiting the coherence times of superconducting qubits. Although there has been significant progress in characterizing basic parameters of TLS defects, exact mechanisms of interactions between a qubit and various types of TLS defects remained largely unexplored due to the lack of experimental techniques able to probe the form of qubit-defect couplings. Here we present an experimental method of TLS defect spectroscopy using a strong qubit drive that allowed us to distinguish between various types of qubit-defect interactions. By applying this method to a capacitively shunted flux qubit, we detected a rare type of TLS defect with a nonlinear qubit-defect coupling due to critical-current fluctuations, as well as conventional TLS defects with a linear coupling to the qubit caused by charge fluctuations. The presented approach could become the routine method for high-frequency defect inspection and quality control in superconducting qubit fabrication, providing essential feedback for fabrication process optimization. The reported method is a powerful tool to uniquely identify the type of noise fluctuations caused by TLS defects, enabling the development of realistic noise models relevant to noisy intermediate-scale quantum (NISQ) computing and fault-tolerant quantum control.
• Abstract（参考訳）: 寄生二準系(tls)欠陥は超伝導量子ビットのコヒーレンス時間を制限する主要な要因の1つである。 TLS欠陥の基本的なパラメータの特徴付けには大きな進歩があったが、量子ビットと様々なTLS欠陥の相互作用の正確なメカニズムは、量子ビット-欠陥結合の形式を探索できる実験技術が欠如していることから、ほとんど解明されていない。 本稿では,強い量子ビットドライブを用いたTLS欠陥分光実験を行い,様々な種類の量子ビット-欠陥相互作用を識別する。 本研究では, 臨界電流変動による非線形量子ビット-欠陥結合を有する希少なTLS欠陥と, 電荷変動による量子ビットへの線形結合を有する従来のTLS欠陥を検出した。 提案手法は超伝導量子ビット製造における高周波欠陥検査と品質制御のルーチン手法となり,製造プロセス最適化に不可欠なフィードバックを提供する。 この手法はtls欠陥に起因するノイズ変動の種類を一意に識別する強力な手法であり,ノイズ中規模量子(nisq)計算とフォールトトレラント量子制御に関連する現実的なノイズモデルの開発を可能にする。

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