論文の概要: Evolution of $1/f$ Flux Noise in Superconducting Qubits with Weak
Magnetic Fields
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.07804v1
- Date: Wed, 18 Jan 2023 22:26:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-20 16:02:39.832891
- Title: Evolution of $1/f$ Flux Noise in Superconducting Qubits with Weak
Magnetic Fields
- Title（参考訳）: 弱磁場を有する超電導量子ビットにおける1/f$フラックスノイズの進化
- Authors: David A. Rower, Lamia Ateshian, Lauren H. Li, Max Hays, Dolev
Bluvstein, Leon Ding, Bharath Kannan, Aziza Almanakly, Jochen Braum\"uller,
David K. Kim, Alexander Melville, Bethany M. Niedzielski, Mollie E. Schwartz,
Jonilyn L. Yoder, Terry P. Orlando, Joel I-Jan Wang, Simon Gustavsson,
Jeffrey A. Grover, Kyle Serniak, Riccardo Comin, William D. Oliver
- Abstract要約: 超伝導回路における1/f$の磁束ノイズの起源は、数十年にわたり未解決のままである。
量子情報のための超伝導装置の最近の進歩は、量子ビットデコヒーレンスの源を緩和する必要性を強調している。
本研究では, 磁束束量子ビットに対して弱い面内磁場を印加し, フラックスノイズに制限された量子ビットの劣化について検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 37.41181188499616
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The microscopic origin of $1/f$ magnetic flux noise in superconducting
circuits has remained an open question for several decades despite extensive
experimental and theoretical investigation. Recent progress in superconducting
devices for quantum information has highlighted the need to mitigate sources of
qubit decoherence, driving a renewed interest in understanding the underlying
noise mechanism(s). Though a consensus has emerged attributing flux noise to
surface spins, their identity and interaction mechanisms remain unclear,
prompting further study. Here we apply weak in-plane magnetic fields to a
capacitively-shunted flux qubit (where the Zeeman splitting of surface spins
lies below the device temperature) and study the flux-noise-limited qubit
dephasing, revealing previously unexplored trends that may shed light on the
dynamics behind the emergent $1/f$ noise. Notably, we observe an enhancement
(suppression) of the spin-echo (Ramsey) pure dephasing time in fields up to
$B=100~\text{G}$. With direct noise spectroscopy, we further observe a
transition from a $1/f$ to approximately Lorentzian frequency dependence below
10 Hz and a reduction of the noise above 1 MHz with increasing magnetic field.
We suggest that these trends are qualitatively consistent with an increase of
spin cluster sizes with magnetic field. These results should help to inform a
complete microscopic theory of $1/f$ flux noise in superconducting circuits.
- Abstract（参考訳）: 超伝導回路における1/f$の磁束ノイズの微視的発生は、実験と理論の広範な研究にもかかわらず、数十年間、公然と議論されてきた。
量子情報のための超伝導装置の最近の進歩は、量子ビットデコヒーレンスの源を緩和する必要性を強調し、基礎となるノイズメカニズムの理解に新たな関心を喚起している。
表面スピンへのフラックスノイズに起因するコンセンサスが現れたが、そのアイデンティティと相互作用機構は未だ不明であり、さらなる研究が進められている。
ここでは、静電容量の強い磁束量子ビット(表面スピンのゼーマン分割がデバイス温度以下にある)に弱い面内磁場を印加し、磁束-ノイズ制限量子ビットの強調を調べ、1/f$ノイズの背後にある力学に光を当てる未熟なトレンドを明らかにする。
特に、B=100~\text{G}$までの場におけるスピン-エチョ(ラムゼー)純粋退化時間の拡張(抑圧)を観察する。
直接雑音分光法により,1/f$から約ローレンツ周波数依存性の10Hz以下への遷移と,磁場の増加に伴う1MHz以上の雑音の低減が観察される。
これらの傾向は磁場を伴うスピンクラスターサイズの増加と定性的に一致していることが示唆された。
これらの結果は超伝導回路における1/f$の磁束ノイズの完全な微視的理論を知らせる助けとなる。
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