論文の概要: Measurement-Induced State Transitions in a Superconducting Qubit: Within
the Rotating Wave Approximation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.05097v2
- Date: Fri, 3 Nov 2023 19:49:23 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-08 01:31:17.749903
- Title: Measurement-Induced State Transitions in a Superconducting Qubit: Within
the Rotating Wave Approximation
- Title（参考訳）: 超伝導量子ビットにおける測定誘起状態遷移:回転波近似内
- Authors: Mostafa Khezri, Alex Opremcak, Zijun Chen, Kevin C. Miao, Matt McEwen,
Andreas Bengtsson, Theodore White, Ofer Naaman, Daniel Sank, Alexander N.
Korotkov, Yu Chen, Vadim Smelyanskiy
- Abstract要約: 本研究では,繰り返し測定した場合の雑音挙動を示す結合量子ビット共振器のレベル間の共鳴遷移について検討した。
以上の結果から、トランスモンは状態遷移後のコサインポテンシャルの頂点付近のレベルに興奮していることが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 33.65845920594661
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Superconducting qubits typically use a dispersive readout scheme, where a
resonator is coupled to a qubit such that its frequency is qubit-state
dependent. Measurement is performed by driving the resonator, where the
transmitted resonator field yields information about the resonator frequency
and thus the qubit state. Ideally, we could use arbitrarily strong resonator
drives to achieve a target signal-to-noise ratio in the shortest possible time.
However, experiments have shown that when the average resonator photon number
exceeds a certain threshold, the qubit is excited out of its computational
subspace in a process we refer to as a measurement-induced state transition
(MIST). These transitions degrade readout fidelity, and constitute leakage
which precludes further operation of the qubit in, for example, error
correction. Here we study these transitions experimentally with a transmon
qubit by measuring their dependence on qubit frequency, average resonator
photon number, and qubit state, in the regime where the resonator frequency is
lower than the qubit frequency. We observe signatures of resonant transitions
between levels in the coupled qubit-resonator system that exhibit noisy
behavior when measured repeatedly in time. We provide a semi-classical model of
these transitions based on the rotating wave approximation and use it to
predict the onset of state transitions in our experiments. Our results suggest
the transmon is excited to levels near the top of its cosine potential
following a state transition, where the charge dispersion of higher transmon
levels explains the observed noisy behavior of state transitions. Moreover, we
show that occupation in these higher energy levels poses a major challenge for
fast qubit reset.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビットは通常、共振器が量子ビットに結合され、周波数が量子ビット状態に依存する分散読み出しスキームを用いる。
共振器を駆動して測定を行い、送信された共振器フィールドが共振器周波数および量子ビット状態に関する情報を得る。
理想的には、任意に強い共振器駆動を用いて、最短時間で目標信号と雑音の比を達成できる。
しかし、実験により、平均共振器光子数が一定のしきい値を超えると、量子ビットは、測定誘起状態遷移(mist)と呼ばれる過程において計算された部分空間から励起されることが示されている。
これらの遷移は読み出しフィリティを低下させ、例えば誤り訂正においてキュービットのさらなる操作を妨げるリークを構成する。
本稿では, 共振器周波数がキュービット周波数よりも低い状態において, 平均共振器光子数, 平均共振器光子数, および量子ビット状態への依存性を測定することにより, トランペット量子ビットによるこれらの遷移を実験的に検討する。
繰り返し測定された場合, 雑音挙動を示す結合量子共振器システムにおいて, レベル間の共振遷移のシグネチャを観測する。
我々は、回転波近似に基づいて、これらの遷移の半古典モデルを提供し、それを用いて、実験における状態遷移の開始を予測する。
以上の結果から, トランスモンは状態遷移後のコサイン電位の頂点付近のレベルに励起され, より高いトランスモン準位の電荷分散が観測された状態遷移のノイズ挙動を説明することが示唆された。
さらに,これらの高エネルギーレベルの占有は,高速な量子ビットリセットにとって大きな課題であることを示す。
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