論文の概要: Efficient decoupling of a non-linear qubit mode from its environment

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.16988v1
• Date: Thu, 28 Dec 2023 12:16:29 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-29 16:32:39.922697
• Title: Efficient decoupling of a non-linear qubit mode from its environment
• Title（参考訳）: 非線形量子ビットモードの環境からの効率的な分離
• Authors: Frederik Pfeiffer, Max Werninghaus, Christian Schweizer, Niklas Bruckmoser, Leon Koch, Niklas J. Glaser, Gerhard Huber, David Bunch, Franz X. Haslbeck, M. Knudsen, Gleb Krylov, Klaus Liegener, Achim Marx, Lea Richard, Jo\~ao H. Romeiro, Federico Roy, Johannes Schirk, Christian Schneider, Malay Singh, Lasse S\"odergren, Ivan Tsitsilin, Florian Wallner, Carlos A. Riofr\'io, Stefan Filipp
• Abstract要約: 超伝導量子回路の設計自由度を利用して、対称性保護モードを持つ多モード素子を形成する。 提案された回路は、ジョセフソン接合を介して中央の島に結合した3つの超伝導島で構成されている。 再生共振器からメディエータモードを復調する際に、光子による劣化によって量子ビットのコヒーレンスが制限されないことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9533143628888118
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: To control and measure the state of a quantum system it must necessarily be coupled to external degrees of freedom. This inevitably leads to spontaneous emission via the Purcell effect, photon-induced dephasing from measurement back-action, and errors caused by unwanted interactions with nearby quantum systems. To tackle this fundamental challenge, we make use of the design flexibility of superconducting quantum circuits to form a multi-mode element -- an artificial molecule -- with symmetry-protected modes. The proposed circuit consists of three superconducting islands coupled to a central island via Josephson junctions. It exhibits two essential non-linear modes, one of which is flux-insensitive and used as the protected qubit mode. The second mode is flux-tunable and serves via a cross-Kerr type coupling as a mediator to control the dispersive coupling of the qubit mode to the readout resonator. We demonstrate the Purcell protection of the qubit mode by measuring relaxation times that are independent of the mediated dispersive coupling. We show that the coherence of the qubit is not limited by photon-induced dephasing when detuning the mediator mode from the readout resonator and thereby reducing the dispersive coupling. The resulting highly protected qubit with tunable interactions may serve as a basic building block of a scalable quantum processor architecture, in which qubit decoherence is strongly suppressed.
• Abstract（参考訳）: 量子系の状態を制御し、測定するには、必ずしも外部自由度に結合する必要がある。 これは必然的に、パーセル効果、光子による測定バックアクションの抑制、近傍の量子系との望ましくない相互作用によるエラーによって自発的に放出される。 この根本的な課題に取り組むために、超伝導量子回路の設計柔軟性を利用して、対称性保護モードを持つ多モード素子(人工分子)を形成する。 提案された回路は、ジョセフソン接合を介して中央島に結合した3つの超伝導島からなる。 2つの重要な非線形モードがあり、そのうちの1つはフラックスに敏感であり、保護された量子ビットモードとして使用される。 第2モードはフラックス可変であり、クビットモードとリードアウト共振器との分散結合を制御するメディエータとしてクロスカー型結合を介して機能する。 本研究では, 伝達分散結合に依存しない緩和時間を測定することで, キュービットモードのパーセル保護を実証する。 再生共振器からメディエータモードを復調する際に、光子による劣化により、量子ビットのコヒーレンスが制限されないことを示し、分散結合を低減する。 その結果、チューナブルな相互作用を持つ高度に保護された量子ビットは、スケーラブルな量子プロセッサアーキテクチャの基本構成要素として機能し、量子ビットのデコヒーレンスを強く抑制する。

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