論文の概要: Thermally driven quantum refrigerator autonomously resets superconducting qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.16710v2
• Date: Tue, 18 Mar 2025 18:59:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-20 19:05:36.263810
• Title: Thermally driven quantum refrigerator autonomously resets superconducting qubit
• Title（参考訳）: 熱駆動型量子冷凍機は超伝導量子ビットを自律的にリセットする
• Authors: Mohammed Ali Aamir, Paul Jamet Suria, José Antonio Marín Guzmán, Claudia Castillo-Moreno, Jeffrey M. Epstein, Nicole Yunger Halpern, Simone Gasparinetti,
• Abstract要約: 超伝導回路から形成される有用な量子吸収冷凍機を実証する。 使用可能な浴槽で実現可能な温度よりも低い温度まで、トランスモンキュービットを冷却するために使用しています。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Although classical thermal machines power industries and modern living, quantum thermal engines have yet to prove their utility. Here, we demonstrate a useful quantum absorption refrigerator formed from superconducting circuits. We use it to cool a transmon qubit to a temperature lower than that achievable with any one available bath, thereby resetting the qubit to an initial state suitable for quantum computing. The process is driven by a thermal gradient and is autonomous, requiring no external feedback. The refrigerator exploits an engineered three-body interaction between the target qubit and two auxiliary qudits. Each auxiliary qudit is coupled to a physical heat bath, realized with a microwave waveguide populated with synthesized quasithermal radiation. If the target qubit is initially fully excited, its effective temperature reaches a steady-state level of approximately 22~mK, lower than what can be achieved by existing state-of-the-art reset protocols. Our results demonstrate that superconducting circuits with propagating thermal fields can be used to experimentally explore quantum thermodynamics and apply it to quantum information-processing tasks.
• Abstract（参考訳）: 古典的な熱機械は産業と現代の生活を支えているが、量子熱エンジンはまだその有用性を証明していない。 本稿では,超伝導回路から形成される量子吸収冷凍機について紹介する。 利用可能な浴槽で達成可能な温度よりも低い温度でトランスモン量子ビットを冷却し、量子コンピューティングに適した初期状態にリセットする。 プロセスは熱勾配によって駆動され、外部からのフィードバックを必要としない自律的である。 冷凍機は、標的量子ビットと2つの補助量子ビットの間の工学的な3体相互作用を利用する。 それぞれの補助クディットは物理的熱浴に結合し、合成準熱放射を蓄積したマイクロ波導波路で実現される。 ターゲット量子ビットが当初完全に励起されている場合、その有効温度は約22~mKに達し、既存の最先端リセットプロトコルよりも低い。 熱電場を伝播する超伝導回路は、量子熱力学を実験的に探索し、量子情報処理タスクに応用できることを示す。

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