論文の概要: Mechanically Induced Correlated Errors on Superconducting Qubits with
Relaxation Times Exceeding 0.4 Milliseconds
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.02591v1
- Date: Thu, 4 May 2023 06:55:41 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-05 16:50:12.307046
- Title: Mechanically Induced Correlated Errors on Superconducting Qubits with
Relaxation Times Exceeding 0.4 Milliseconds
- Title（参考訳）: 0.4ミリ秒の緩和時間による超電導ビットの機械的相関誤差
- Authors: Shingo Kono, Jiahe Pan, Mahdi Chegnizadeh, Xuxin Wang, Amir Youssefi,
Marco Scigliuzzo, Tobias J. Kippenberg
- Abstract要約: 超伝導量子ビットは、スケーラブルでフォールトトレラントな量子コンピューティングを実現する最も先進的な候補の1つである。
ここでは, ニオブコンデンサ電極を用いた超コヒーレント超伝導トランスモン量子ビットを実現し, 寿命は0.4msを超える。
ジョセフソン走行波増幅器に基づくほぼ量子制限された読み出しチェーンを用いることで、多重量子デバイスで発生するビットフリップ誤差を同時に記録することができる。
パルス管の機械的衝撃は量子ビットの非平衡ダイナミクスを引き起こし、相関したビットフリップ誤差と計算状態空間外の遷移を引き起こす。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Superconducting qubits are one of the most advanced candidates to realize
scalable and fault-tolerant quantum computing. Despite recent significant
advancements in the qubit lifetimes, the origin of the loss mechanism for
state-of-the-art qubits is still subject to investigation. Moreover, successful
implementation of quantum error correction requires negligible correlated
errors among qubits. Here, we realize ultra-coherent superconducting transmon
qubits based on niobium capacitor electrodes, with lifetimes exceeding 0.4 ms.
By employing a nearly quantum-limited readout chain based on a Josephson
traveling wave parametric amplifier, we are able to simultaneously record
bit-flip errors occurring in a multiple-qubit device, revealing that the
bit-flip errors in two highly coherent qubits are strongly correlated. By
introducing a novel time-resolved analysis synchronized with the operation of
the pulse tube cooler in a dilution refrigerator, we find that a pulse tube
mechanical shock causes nonequilibrium dynamics of the qubits, leading to
correlated bit-flip errors as well as transitions outside of the computational
state space. Our observations confirm that coherence improvements are still
attainable in transmon qubits based on the superconducting material that has
been commonly used in the field. In addition, our findings are consistent with
qubit dynamics induced by two-level systems and quasiparticles, deepening our
understanding of the qubit error mechanisms. Finally, these results inform
possible new error-mitigation strategies by decoupling superconducting qubits
from their mechanical environments.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビットはスケーラブルでフォールトトレラントな量子コンピューティングを実現する最も先進的な候補の一つである。
近年の量子ビット寿命の著しい進歩にもかかわらず、最先端の量子ビットの損失機構の起源はいまだに調査の対象となっている。
さらに、量子誤差補正を成功させるには、量子ビット間の相関誤差が無視できる必要がある。
本稿では、ジョセフソン進行波パラメトリック増幅器に基づくほぼ量子制限された読み出しチェーンを用いて、ニオブキャパシタ電極に基づく超コヒーレント超伝導量子ビットを0.4ms以上で実現し、複数の量子ビットデバイスで発生したビットフリップ誤差を同時記録し、2つの高コヒーレント量子ビットにおけるビットフリップ誤差が強く相関していることを明らかにする。
希釈冷凍機においてパルス管冷却器の動作と同期する新しい時間分解解析を導入することで,パルス管の機械的衝撃が量子ビットの非平衡ダイナミクスを生じさせ,ビットフリップ誤差と計算状態空間外の遷移の相関を生じさせることがわかった。
本研究により, 超伝導材料を応用したトランスモン量子ビットにおいて, コヒーレンス向上が達成可能であることを確認した。
さらに,2レベル系および準粒子によって誘導されるクビット力学と一致し,クビット誤り機構の理解を深めることができた。
最後に, 超伝導量子ビットを機械的環境から切り離すことにより, 新たな誤差軽減戦略がもたらされた。
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