論文の概要: Quantum bath suppression in a superconducting circuit by immersion cooling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.03816v1
• Date: Fri, 7 Oct 2022 20:57:47 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-23 07:56:48.544272
• Title: Quantum bath suppression in a superconducting circuit by immersion cooling
• Title（参考訳）: 浸漬冷却による超伝導回路の量子浴抑制
• Authors: M. Lucas, A. V. Danilov, L. V. Levitin, A. Jayaraman, A. J. Casey, L. Faoro, A. Ya. Tzalenchuk, S. E. Kubatkin, J. Saunders and S. E. de Graaf
• Abstract要約: ほとんどの超伝導デバイスは、冷却器のベース温度よりもはるかに高いTapprox 50$ mKで高めている。 液体3ドルHeに浸漬した回路を動作させることにより, この熱的制約を除去する方法を実証する。 測定された物理量の連続的な変化は、これまで探索されなかったmK以下の温度まで変化している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum circuits interact with the environment via several temperature-dependent degrees of freedom. Yet, multiple experiments to-date have shown that most properties of superconducting devices appear to plateau out at $T\approx 50$ mK -- far above the refrigerator base temperature. This is for example reflected in the thermal state population of qubits, in excess numbers of quasiparticles, and polarisation of surface spins -- factors contributing to reduced coherence. We demonstrate how to remove this thermal constraint by operating a circuit immersed in liquid $^3$He. This allows to efficiently cool the decohering environment of a superconducting resonator, and we see a continuous change in measured physical quantities down to previously unexplored sub-mK temperatures. The $^3$He acts as a heat sink which increases the energy relaxation rate of the quantum bath coupled to the circuit a thousand times, yet the suppressed bath does not introduce additional circuit losses or noise. Such quantum bath suppression can reduce decoherence in quantum circuits and opens a route for both thermal and coherence management in quantum processors.
• Abstract（参考訳）: 量子回路は、いくつかの温度依存性の自由度を介して環境と相互作用する。 しかし、これまでの複数の実験により、超伝導素子のほとんどの特性は、冷蔵庫のベース温度よりはるかに低い約50ドルmkで高まることが示されている。例えば、量子ビットの熱状態、準粒子の過剰な数、表面スピンの分極など、コヒーレンスを減少させる要因が反映されている。 液体^3$heに浸漬した回路を操作することで、この熱的制約を取り除く方法を示す。 これにより、超伝導共振器のデコヒーレンス環境を効率的に冷却することができ、測定された物理量を従来未検討のサブmk温度まで連続的に変化させることができる。 ^3$heは、回路に結合した量子浴のエネルギー緩和率を数千回増加させるヒートシンクとして作用するが、抑制された浴は回路損失やノイズを発生させない。 このような量子浴の抑制は、量子回路のデコヒーレンスを減少させ、量子プロセッサにおける熱的およびコヒーレンス管理の経路を開く。

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