論文の概要: Using bi-fluxon tunneling to protect the Fluxonium qubit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.04495v1
- Date: Wed, 7 Feb 2024 00:38:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-08 17:20:40.354585
- Title: Using bi-fluxon tunneling to protect the Fluxonium qubit
- Title（参考訳）: bi-fluxonトンネルを用いたfluxonium qubitの保護
- Authors: Wa\"el Ardati, S\'ebastien L\'eger, Shelender Kumar, Vishnu Narayanan
Suresh, Dorian Nicolas, Cyril Mori, Francesca D'Esposito, Tereza Vakhtel,
Olivier Buisson, Quentin Ficheux and Nicolas Roch
- Abstract要約: 本研究では,波動関数のオーバラップを最小限に抑えるためのフラキソニウム回路について検討する。
我々の回路は、同じフラクトンパリティの状態を結合するゼロ外部フラックスでの共振トンネル機構を組み込んでいる。
2トン分光法は、回路のエネルギー準位構造と4 pi$量子相スリップの存在を明らかにする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.08426358786287626
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Encoding quantum information in quantum states with disjoint wave-function
support and noise insensitive energies is the key behind the idea of qubit
protection. While fully protected qubits are expected to offer exponential
protection against both energy relaxation and pure dephasing, simpler circuits
may grant partial protection with currently achievable parameters. Here, we
study a fluxonium circuit in which the wave-functions are engineered to
minimize their overlap while benefiting from a first-order-insensitive flux
sweet spot. Taking advantage of a large superinductance ($L\sim 1~\mu \rm{H}$),
our circuit incorporates a resonant tunneling mechanism at zero external flux
that couples states with the same fluxon parity, thus enabling bifluxon
tunneling. The states $|0\rangle$ and $|1\rangle$ are encoded in wave-functions
with parities 0 and 1, respectively, ensuring a minimal form of protection
against relaxation. Two-tone spectroscopy reveals the energy level structure of
the circuit and the presence of $4 \pi$ quantum-phase slips between different
potential wells corresponding to $m=\pm 1$ fluxons, which can be precisely
described by a simple fluxonium Hamiltonian or by an effective bifluxon
Hamiltonian. Despite suboptimal fabrication, the measured relaxation ($T_1 =
177\pm 3 ~\mu s$) and dephasing ($T_2^E = 75\pm 5~\mu \rm{s}$) times not only
demonstrate the relevance of our approach but also opens an alternative
direction towards quantum computing using partially-protected fluxonium qubits.
- Abstract（参考訳）: 量子状態における量子情報の非結合的な波動関数サポートとノイズ非感受性エネルギーによるエンコーディングは、量子ビット保護の考え方の背後にある鍵である。
完全に保護された量子ビットは、エネルギー緩和と純粋な劣化の両方に対して指数関数的保護を提供すると予想されているが、より単純な回路は、現在達成可能なパラメータを部分的に保護する可能性がある。
本稿では,1次不感なフラックススイートスポットの利点を生かしながら,波動関数の重なりを最小化するフラクトロニウム回路について検討する。
我々の回路は、大きなスーパーインダクタンス(L\sim 1~\mu \rm{H}$)を利用すると、ゼロ外部フラックスで共鳴トンネル機構を組み込んで、同じフラクトンパリティで状態が結合し、バイフラクソントンネルを可能にする。
状態 ||0\rangle$ と $|1\rangle$ はそれぞれパリティ 0 と 1 の波動関数で符号化され、緩和に対する最小の保護形式を保証する。
2トン分光法は、回路のエネルギー準位構造と、単純なフラクソニウムハミルトニアンまたは効果的なバイフラクソンハミルトニアンによって正確に記述できる$m =pm 1$フラクトンに対応する異なるポテンシャル井戸間の4:pi$量子相スリップの存在を明らかにする。
準最適生成にもかかわらず、測定された緩和(T_1 = 177\pm 3 ~\mu s$)とデファス化(T_2^E = 75\pm 5~\mu \rm{s}$)は、我々のアプローチの妥当性を示すだけでなく、部分的に保護されたフラクソニウム量子ビットを用いた量子コンピューティングへの代替方向を開く。
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