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/2401.14912v2
• Date: Sun, 16 Jun 2024 18:30:43 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-19 06:45:07.497369
• 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）: 単一接合型量子回路冷凍機と2トンマイクロ波駆動を用いたトランモン量子ビットの多励除去
• Authors: Wallace Teixeira, Timm Mörstedt, Arto Viitanen, Heidi Kivijärvi, András Gunyhó, Maaria Tiiri, Suman Kundu, Aashish Sah, Vasilii Vadimov, Mikko Möttönen,
• 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）: 1.075363883202421
• 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。 人工環境と全マイクロ波技術の組み合わせは、超伝導量子デバイスのリセットに期待できるアプローチとして最近登場した。 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トランスモンと間接的に結合され、トランスモンの慎重に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。 以上の結果から, 短時間動特性のプロトコルと, 比較的高温の他のトランスモン浴の存在下での駆動誘起漸近挙動の利点をフルに把握した。 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、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のための道を開く。

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