論文の概要: Superconducting Qubits Above 20 GHz Operating over 200 mK
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.03031v1
- Date: Mon, 5 Feb 2024 14:15:22 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-06 15:43:01.121845
- Title: Superconducting Qubits Above 20 GHz Operating over 200 mK
- Title（参考訳）: 200mK以上の20GHz帯の超電導量子ビット
- Authors: Alexander Anferov, Shannon P. Harvey, Fanghui Wan, Jonathan Simon, and
David I. Schuster
- Abstract要約: 現在の超伝導マイクロ波量子ビットは、デコヒーレンスの発生源を避けるために極低温に冷却される。
超伝導量子ビットを高温で動作させるためには、準粒子の脱コヒーレンスと熱マイクロ波光子からの脱落の両方に対処する必要がある。
これまでに研究したよりも高周波数のトランスモンを24GHzまで製造した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.76747788992184
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Current state-of-the-art superconducting microwave qubits are cooled to
extremely low temperatures to avoid sources of decoherence. Higher qubit
operating temperatures would significantly increase the cooling power
available, which is desirable for scaling up the number of qubits in quantum
computing architectures and integrating qubits in experiments requiring
increased heat dissipation. To operate superconducting qubits at higher
temperatures, it is necessary to address both quasiparticle decoherence (which
becomes significant for aluminum junctions above 160 mK) and dephasing from
thermal microwave photons (which are problematic above 50 mK). Using low-loss
niobium trilayer junctions, which have reduced sensitivity to quasiparticles
due to niobium's higher superconducting transition temperature, we fabricate
transmons with higher frequencies than previously studied, up to 24 GHz. We
measure decoherence and dephasing times of about 1 us, corresponding to average
qubit quality factors of approximately $10^5$, and find that decoherence is
unaffected by quasiparticles up to 1 K. Without relaxation from quasiparticles,
we are able to explore dephasing from purely thermal sources, finding that our
qubits can operate up to approximately 250 mK while maintaining similar
performance. The thermal resilience of these qubits creates new options for
scaling up quantum processors, enables hybrid quantum experiments with high
heat dissipation budgets, and introduces a material platform for even
higher-frequency qubits.
- Abstract（参考訳）: 最先端の超伝導マイクロ波量子ビットは、デコヒーレンスの発生源を避けるために極低温に冷却される。
これは、量子コンピューティングアーキテクチャにおける量子ビット数のスケールアップと、熱散逸の増大を必要とする実験における量子ビットの統合に望ましい。
高温で超伝導量子ビットを動作させるためには、準粒子のデコヒーレンス(160mK以上のアルミニウム接合では重要になる)と熱マイクロ波光子(50mK以上の問題)の両方に対処する必要がある。
ニオブの超伝導転移温度が高いため, 準粒子に対する感度が低下する低損失なニオブ三層接合を用いて, 従来研究したよりも高周波数のトランスモンを24GHzまで製造する。
我々は,約1usのデコヒーレンスとデコヒーレンス時間を測定し,約10^5$のクビット品質因子に対応し,デコヒーレンスが1kまでの準粒子に影響されないことを見出した。準粒子からの緩和がなければ,純熱源からのデコヒーレンスを探索することができる。
これらの量子ビットの熱レジリエンスは、量子プロセッサをスケールアップするための新しい選択肢を生み出し、高い熱散逸予算を持つハイブリッド量子実験を可能にし、さらに高周波量子ビットのための材料プラットフォームを導入する。
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