論文の概要: Direct evidence for cosmic-ray-induced correlated errors in
superconducting qubit array
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.04245v1
- Date: Tue, 6 Feb 2024 18:52:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-07 13:29:38.665438
- Title: Direct evidence for cosmic-ray-induced correlated errors in
superconducting qubit array
- Title(参考訳): 超伝導量子ビットアレイにおける宇宙線誘起相関誤差の直接的証拠
- Authors: Xue-Gang Li, Jun-Hua Wang, Yao-Yao Jiang, Guang-Ming Xue, Xiao-Xia
Cai, Jun Zhou, Ming Gong, Zhao-Feng Liu, Shuang-Yu Zheng, Deng-Ke Ma, Mo
Chen, Wei-Jie Sun, Shuang Yang, Fei Yan, Yi-Rong Jin, Xue-Feng Ding and
Hai-Feng Yu
- Abstract要約: 関連するエラーは、量子エラー補正に大きな影響を及ぼす可能性がある。
超伝導量子ビットは複数の量子ビットで相関する誤差を負っていることが判明した。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 27.326956775973564
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Correlated errors can significantly impact the quantum error correction,
which challenges the assumption that errors occur in different qubits
independently in both space and time. Superconducting qubits have been found to
suffer correlated errors across multiple qubits, which could be attributable to
ionizing radiations and cosmic rays. Nevertheless, the direct evidence and a
quantitative understanding of this relationship are currently lacking. In this
work, we propose to continuously monitor multi-qubit simultaneous charge-parity
jumps to detect correlated errors and find that occur more frequently than
multi-qubit simultaneous bit flips. Then, we propose to position two cosmic-ray
muon detectors directly beneath the sample box in a dilution refrigerator and
successfully observe the correlated errors in a superconducting qubit array
triggered by muons. By introducing a lead shielding layer on the refrigerator,
we also reveal that the majority of other correlated errors are primarily
induced by gamma rays. Furthermore, we find the superconducting film with a
higher recombination rate of quasiparticles used in the qubits is helpful in
reducing the duration of correlated errors. Our results provide experimental
evidence of the impact of gamma rays and muons on superconducting quantum
computation and offer practical insights into mitigation strategies for quantum
error correction. In addition, we observe the average occurrence rate of
muon-induced correlated errors in our processor is approximately 0.40
min$^{-1}$cm$^{-2}$, which is comparable to the muon event rate detected by the
muon detector with 0.506 min$^{-1}$cm$^{-2}$. This demonstrates the potential
applications of superconducting qubit arrays as low-energy threshold sensors in
the field of high-energy physics.
- Abstract(参考訳): 相関誤差は量子誤差補正に大きな影響を与え、空間と時間の両方において異なる量子ビットでエラーが発生するという仮定に挑戦する。
超伝導量子ビットは複数の量子ビットにまたがる相関誤差に悩まされ、これは電離放射線や宇宙線に起因する可能性がある。
しかしながら、この関係に関する直接的な証拠と定量的な理解は、現在不足している。
本研究では,マルチキュービット同時充電パリティジャンプを連続的に監視し,相関誤差を検出し,マルチキュービット同時ビットフリップよりも頻度の高い値を求める。
次に, 希釈冷凍機において試料箱直下に2つの宇宙線ミューオン検出器を配置し, ミューオンによって引き起こされた超伝導キュービットアレイ内の相関誤差を良好に観測する。
また,冷蔵庫に鉛遮蔽層を導入することで,他の相関誤差のほとんどがガンマ線によって引き起こされることを明らかにした。
さらに, クビット中の準粒子の組換え速度が高い超伝導膜は, 相関誤差の持続時間を削減するのに有効であることがわかった。
本研究は,ガンマ線とミューオンが超伝導量子計算に与える影響を実験的に証明し,量子誤差補正のための緩和戦略に関する実践的知見を提供する。
さらに,我々のプロセッサにおけるミューオン誘起相関誤差の平均発生率は約0.40 min$^{-1}$cm$^{-2}$であり,0.506 min$^{-1}$cm$^{-2}$のミューオン検出器で検出されたミューオン事象率に匹敵する。
これは、超伝導量子ビットアレイを高エネルギー物理学の分野における低エネルギーしきい値センサとしての可能性を示す。
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