論文の概要: Synchronous Detection of Cosmic Rays and Correlated Errors in Superconducting Qubit Arrays

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.03208v1
• Date: Mon, 5 Feb 2024 17:18:40 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-06 14:44:01.654692
• Title: Synchronous Detection of Cosmic Rays and Correlated Errors in Superconducting Qubit Arrays
• Title（参考訳）: 超伝導クビットアレイにおける宇宙線と相関誤差の同時検出
• Authors: Patrick M. Harrington, Mingyu Li, Max Hays, Wouter Van De Pontseele, Daniel Mayer, H. Douglas Pinckney, Felipe Contipelli, Michael Gingras, Bethany M. Niedzielski, Hannah Stickler, Jonilyn L. Yoder, Mollie E. Schwartz, Jeffrey A. Grover, Kyle Serniak, William D. Oliver, Joseph A. Formaggio
• Abstract要約: 超伝導チップにおける相関量子ビット誤差に対する宇宙線寄与の測定を行った。 その結果、ロバストな量子誤差補正の実現に向けた放射線硬化の重要性が示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.8106057803005216
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum information processing at scale will require sufficiently stable and long-lived qubits, likely enabled by error-correction codes. Several recent superconducting-qubit experiments, however, reported observing intermittent spatiotemporally correlated errors that would be problematic for conventional codes, with ionizing radiation being a likely cause. Here, we directly measured the cosmic-ray contribution to spatiotemporally correlated qubit errors. We accomplished this by synchronously monitoring cosmic-ray detectors and qubit energy-relaxation dynamics of 10 transmon qubits distributed across a 5x5x0.35 mm$^3$ silicon chip. Cosmic rays caused correlated errors at a rate of 1/(10 min), accounting for 17$\pm$1% of all such events. Our qubits responded to essentially all of the cosmic rays and their secondary particles incident on the chip, consistent with the independently measured arrival flux. Moreover, we observed that the landscape of the superconducting gap in proximity to the Josephson junctions dramatically impacts the qubit response to cosmic rays. Given the practical difficulties associated with shielding cosmic rays, our results indicate the importance of radiation hardening -- for example, superconducting gap engineering -- to the realization of robust quantum error correction.
• Abstract（参考訳）: スケールでの量子情報処理には十分な安定かつ長寿命の量子ビットが必要であり、おそらくエラー訂正符号によって実現される。 しかし、最近の超伝導量子ビット実験では、従来の符号に問題となる間欠的な時空間相関誤差を観測し、電離放射線が原因となる可能性があると報告されている。 ここでは,時空間相関量子ビット誤差に対する宇宙線寄与を直接測定した。 我々は5x5x0.35 mm$^3$のシリコンチップに分散した10個のトランスモン量子ビットの宇宙線検出器とクビットエネルギー緩和ダイナミクスを同期的に監視することでこれを達成した。 宇宙線は1/(10分)の速度で相関誤差を引き起こし、これら全ての事象の17$\pm$1%を占めた。 我々の量子ビットは、本質的に全ての宇宙線と、チップに発生する二次粒子に反応し、独立に測定された到着フラックスと一致した。 さらに,ジョセフソン接合近傍の超伝導ギャップの風景が宇宙線に対するクビット反応に劇的な影響を及ぼすことを観察した。 宇宙線を遮蔽する現実的な困難を考えると、我々の結果は、ロバストな量子誤差補正の実現への放射線硬化(超伝導ギャップ工学など)の重要性を示している。

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