論文の概要: Two-level system hyperpolarization using a quantum Szilard engine

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.00499v2
• Date: Wed, 22 May 2024 17:24:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-26 22:01:37.506431
• Title: Two-level system hyperpolarization using a quantum Szilard engine
• Title（参考訳）: 量子Szilardエンジンを用いた二段系過分極
• Authors: Martin Spiecker, Patrick Paluch, Nicolas Gosling, Niv Drucker, Shlomi Matityahu, Daria Gusenkova, Simon Günzler, Dennis Rieger, Ivan Takmakov, Francesco Valenti, Patrick Winkel, Richard Gebauer, Oliver Sander, Gianluigi Catelani, Alexander Shnirman, Alexey V. Ustinov, Wolfgang Wernsdorfer, Yonatan Cohen, Ioan M. Pop,
• Abstract要約: 超伝導フラクソニウム量子ビットは起源不明の2レベル系(TLS)環境と結合していることを示す。 我々は、TLSとqubitは互いに支配的な損失機構であり、qubit緩和はTLSの集団とは独立であることを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 27.287834328222154
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The innate complexity of solid state physics exposes superconducting quantum circuits to interactions with uncontrolled degrees of freedom degrading their coherence. By using a simple stabilization sequence we show that a superconducting fluxonium qubit is coupled to a two-level system (TLS) environment of unknown origin, with a relatively long energy relaxation time exceeding $50\,\text{ms}$. Implementing a quantum Szilard engine with an active feedback control loop allows us to decide whether the qubit heats or cools its TLS environment. The TLSs can be cooled down resulting in a four times lower qubit population, or they can be heated to manifest themselves as a negative temperature environment corresponding to a qubit population of $\sim 80\,\%$. We show that the TLSs and the qubit are each other's dominant loss mechanism and that the qubit relaxation is independent of the TLS populations. Understanding and mitigating TLS environments is therefore not only crucial to improve qubit lifetimes but also to avoid non-Markovian qubit dynamics.
• Abstract（参考訳）: 固体物理学の本質的な複雑さは、超伝導量子回路を、そのコヒーレンスを低下させる制御されていない自由度との相互作用に露出させる。 簡単な安定化シーケンスを用いることで、超伝導フラクソニウム量子ビットが未知起源の2レベル系(TLS)環境に結合し、比較的長いエネルギー緩和時間が50\,\text{ms}$を超えることを示す。 量子Szilardエンジンをアクティブフィードバック制御ループで実装することで、キュービットがTLS環境を加熱するか冷却するかを決定できる。 TLSを冷却すると4倍の量子ビットの数が減少し、あるいは熱して、量子ビットの人口である$\sim 80\,\%$に対応する負の温度環境として表すことができる。 我々は、TLSとqubitは互いに支配的な損失機構であり、qubit緩和はTLSの集団とは独立であることを示した。 したがって、TLS環境の理解と緩和は、キュービット寿命を改善するだけでなく、マルコフ的でないキュービット力学を避けるためにも不可欠である。

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