論文の概要: Stabilizing and improving qubit coherence by engineering noise spectrum of two-level systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.10669v2
• Date: Tue, 11 Oct 2022 18:39:35 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-08 12:33:17.074558
• Title: Stabilizing and improving qubit coherence by engineering noise spectrum of two-level systems
• Title（参考訳）: 2レベルシステムの工学ノイズスペクトルによる量子コヒーレンス安定化と改善
• Authors: Xinyuan You, Ziwen Huang, Ugur Alyanak, Alexander Romanenko, Anna Grassellino, and Shaojiang Zhu
• Abstract要約: 超伝導回路は量子コンピューティングの主要なプラットフォームである。 アモルファス酸化物層内の電荷変動器は、低周波1/f$の電荷ノイズと高周波誘電損失の両方に寄与する。 本稿では,TLS雑音スペクトル密度の工学的手法により,有害な影響を軽減することを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 52.77024349608834
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Superconducting circuits are a leading platform for quantum computing. However, their coherence times are still limited and exhibit temporal fluctuations. Those phenomena are often attributed to the coupling between qubits and material defects that can be well described as an ensemble of two-level systems (TLSs). Among them, charge fluctuators inside amorphous oxide layers contribute to both low-frequency $1/f$ charge noise and high-frequency dielectric loss, causing fast qubit dephasing and relaxation. Moreover, spectral diffusion from mutual TLS interactions varies the noise amplitude over time, fluctuating the qubit lifetime. Here, we propose to mitigate those harmful effects by engineering the relevant TLS noise spectral densities. Specifically, our protocols smooth the high-frequency noise spectrum and suppress the low-frequency noise amplitude via depolarizing and dephasing the TLSs, respectively. As a result, we predict a drastic stabilization in qubit lifetime and an increase in qubit pure dephasing time. Our detailed analysis of feasible experimental implementations shows that the improvement is not compromised by spurious coupling from the applied noise to the qubit.
• Abstract（参考訳）: 超伝導回路は量子コンピューティングの主要なプラットフォームである。 しかし、コヒーレンス時間はまだ限られており、時間的変動を示す。 これらの現象は、しばしば2レベルシステム(TLS)のアンサンブルとしてよく説明できる量子ビットと材料欠陥の結合に起因する。 このうち、アモルファス酸化物層内の電荷ゆらぎは、低周波1/f$の電荷ノイズと高周波誘電体損失の両方に寄与し、高速なクビット劣化と緩和を引き起こす。 さらに、相互TLS相互作用からのスペクトル拡散は、時間とともにノイズ振幅を変化させ、キュービット寿命を変動させる。 本稿では,TLS雑音スペクトル密度の工学的手法により,これらの有害な影響を軽減することを提案する。 具体的には,高周波ノイズスペクトルを平滑化させ,tlssをデポーラライズして低周波ノイズ振幅を抑制する。 その結果、クォービット寿命の劇的な安定化と、クォービット純粋退化時間の増加を予測できる。 実現可能な実験実装の詳細な分析により,適用雑音から量子ビットへのスプリアスカップリングによる改善が損なわれないことが判明した。

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