論文の概要: Many-excitation removal of a transmon qubit using a single-junction
quantum-circuit refrigerator and a two-tone microwave drive
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.14912v1
- Date: Fri, 26 Jan 2024 14:46:22 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-29 14:51:57.099070
- Title: Many-excitation removal of a transmon qubit using a single-junction
quantum-circuit refrigerator and a two-tone microwave drive
- Title（参考訳）: 単接合量子回路冷凍機と2トンマイクロ波駆動によるトランスモン量子ビットの多重励起除去
- Authors: Wallace Teixeira and Timm M\"orstedt and Arto Viitanen and Heidi
Kivij\"arvi and Andr\'as Gunyh\'o and Maaria Tiiri and Suman Kundu and
Aashish Sah and Vasilii Vadimov and Mikko M\"ott\"onen
- Abstract要約: 超伝導量子デバイスのリセットにおける単一接合型量子回路冷凍機 (QCR) の利用を実験的に実証した。
約500ドルnsまでの励振安定化時間を観察し,QCRと2トーン同時駆動による20ドルの高速化を行った。
結果は、エンジニアリングされた環境を用いた量子電気デバイスの最適化されたリセットと、散逸した状態の準備への道を開いた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1111446627508181
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Achieving fast and precise initialization of qubits is a critical requirement
for the successful operation of quantum computers. The combination of
engineered environments with all-microwave techniques has recently emerged as a
promising approach for the reset of superconducting quantum devices. In this
work, we experimentally demonstrate the utilization of a single-junction
quantum-circuit refrigerator (QCR) for an expeditious removal of several
excitations from a transmon qubit. The QCR is indirectly coupled to the
transmon through a resonator in the dispersive regime, constituting a carefully
engineered environmental spectrum for the transmon. Using single-shot readout,
we observe excitation stabilization times down to roughly $500$ ns, a $20$-fold
speedup with QCR and a simultaneous two-tone drive addressing the $e$-$f$ and
$f0$-$g1$ transitions of the system. Our results are obtained at a $48$-mK
fridge temperature and without postselection, fully capturing the advantage of
the protocol for the short-time dynamics and the drive-induced detrimental
asymptotic behavior in the presence of relatively hot other baths of the
transmon. We validate our results with a detailed Liouvillian model truncated
up to the three-excitation subspace, from which we estimate the performance of
the protocol in optimized scenarios, such as cold transmon baths and fine-tuned
driving frequencies. These results pave the way for optimized reset of
quantum-electric devices using engineered environments and for
dissipation-engineered state preparation.
- Abstract（参考訳）: 量子ビットの高速かつ正確な初期化を達成することは、量子コンピュータの動作を成功させる上で重要な要件である。
工学環境と全マイクロウェーブ技術の組み合わせは、超伝導量子デバイスのリセットに有望なアプローチとして最近現れている。
本研究では, 単一接合型量子回路冷凍機 (QCR) を用いて, トランスモン量子ビットからの複数の励起を高速に除去する実験を行った。
qcrは分散状態の共振器を介して間接的にトランスモンと結合され、トランスモンの注意深く設計された環境スペクトルを構成する。
単発読み出しを用いて、約500ドルnsまでの励起安定化時間、QCRによる20ドル倍のスピードアップ、およびシステムの$e$-f$と$f0$-g1$トランジションに対応する2トーンドライブの同時実行を観察する。
その結果, 比較的高温のトランスモン浴場が存在する場合, 短時間の動力学およびドライブによる非定常的漸近的挙動に対するプロトコルの利点を完全に把握した。
提案手法は, コールドトランスモンバスや微調整駆動周波数など, 最適化シナリオにおけるプロトコルの性能を推定し, 3つの励起部分空間に切り替わる詳細なLiouvillianモデルを用いて検証する。
これらの結果は、設計された環境を用いた量子電気デバイスの最適化されたリセットと、散逸工学的な状態形成への道を開く。
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