論文の概要: Simulating noise on a quantum processor: interactions between a qubit
and resonant two-level system bath
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.08535v2
- Date: Wed, 7 Jun 2023 23:25:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-09 20:22:38.332130
- Title: Simulating noise on a quantum processor: interactions between a qubit
and resonant two-level system bath
- Title（参考訳）: 量子プロセッサ上のノイズのシミュレーション:量子ビットと共鳴2レベルシステムバスの相互作用
- Authors: Yujin Cho, Dipti Jasrasaria, Keith G. Ray, Daniel M. Tennant, Vincenzo
Lordi, Jonathan L DuBois, and Yaniv J. Rosen
- Abstract要約: 我々は、標準モデル、量子ビット内の電場分布、オープン量子系力学を組み込んだモデルを構築する。
最も強く結合された200個のTLSは、クォービットエネルギー緩和時間を正確に記述できる。
我々の研究は、量子ビットコヒーレンス時間を改善した将来の量子プロセッサ設計のためのガイダンスを提供することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3769303106863453
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Material defects fundamentally limit the coherence times of superconducting
qubits, and manufacturing completely defect-free devices is not yet possible.
Therefore, understanding the interactions between defects and a qubit in a real
quantum processor design is essential. We build a model that incorporates the
standard tunneling model, the electric field distributions in the qubit, and
open quantum system dynamics, and draws from the current understanding of
two-level system (TLS) theory. Specifically, we start with one million TLSs
distributed on the surface of a qubit and pick the 200 systems that are most
strongly coupled to the qubit. We then perform a full Lindbladian simulation
that explicitly includes the coherent coupling between the qubit and the TLS
bath to model the time dependent density matrix of resonant TLS defects and the
qubit. We find that the 200 most strongly coupled TLSs can accurately describe
the qubit energy relaxation time. This work confirms that resonant TLSs located
in areas where the electric field is strong can significantly affect the qubit
relaxation time, even if they are located far from the Josephson junction.
Similarly, a strongly-coupled resonant TLS located in the Josephson junction
does not guarantee a reduced qubit relaxation time if a more strongly coupled
TLS is far from the Josephson junction. In addition to the coupling strengths
between TLSs and the qubit, the model predicts that the geometry of the device
and the TLS relaxation time play a significant role in qubit dynamics. Our work
can provide guidance for future quantum processor designs with improved qubit
coherence times.
- Abstract（参考訳）: 材料欠陥は基本的に超伝導量子ビットのコヒーレンス時間を制限し、完全に欠陥のないデバイスを製造することは不可能である。
したがって、実際の量子プロセッサ設計において欠陥と量子ビットの間の相互作用を理解することが不可欠である。
我々は、標準的なトンネルモデル、量子ビット内の電場分布、オープン量子系力学を組み込んだモデルを構築し、現在の2レベルシステム(TLS)理論の理解から導出する。
具体的には、キュービット表面に分散された100万のTLSから始まり、キュービットに最も強く結合された200のシステムを選択する。
次に、共振TLS欠陥の時間依存性密度行列をモデル化するために、キュービットとTLS浴の間のコヒーレント結合を明示的に含むリンドブラディアンシミュレーションを行う。
最も強く結合された200個のTLSは、クォービットエネルギー緩和時間を正確に記述できる。
この研究は、電場が強い領域にある共鳴TLSが、ジョセフソン接合から遠くに位置するとしても、クビット緩和時間に大きな影響を与えることを確認した。
同様に、ジョセフソン接合にある強結合共振TLSは、より強く結合されたTLSがジョセフソン接合から遠く離れている場合、量子ビット緩和時間の短縮を保証しない。
TLSと量子ビットの結合強度に加えて、このモデルはデバイスとTLS緩和時間の幾何学が量子ビット力学において重要な役割を果たすことを予測している。
我々の研究は、量子ビットコヒーレンス時間を改善した将来の量子プロセッサ設計のためのガイダンスを提供することができる。
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