論文の概要: Resisting high-energy impact events through gap engineering in superconducting qubit arrays
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.15644v2
- Date: Mon, 07 Oct 2024 17:37:20 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-08 13:12:01.934224
- Title: Resisting high-energy impact events through gap engineering in superconducting qubit arrays
- Title（参考訳）: 超伝導量子ビットアレイにおけるギャップエンジニアリングによる残留高エネルギー衝撃事象
- Authors: Matt McEwen, Kevin C. Miao, Juan Atalaya, Alex Bilmes, Alex Crook, Jenna Bovaird, John Mark Kreikebaum, Nicholas Zobrist, Evan Jeffrey, Bicheng Ying, Andreas Bengtsson, Hung-Shen Chang, Andrew Dunsworth, Julian Kelly, Yaxing Zhang, Ebrahim Forati, Rajeev Acharya, Justin Iveland, Wayne Liu, Seon Kim, Brian Burkett, Anthony Megrant, Yu Chen, Charles Neill, Daniel Sank, Michel Devoret, Alex Opremcak,
- Abstract要約: 高エネルギー衝撃事象は超伝導量子ビットアレイの相関誤差を生じる。
クビットのジョセフソン接合の異なる超伝導ギャップは、このようなQPトンネルに抵抗する方法を提供する。
同じ基板上に強いギャップ工学と弱いギャップ工学を兼ね備えた全アルミニウムトランスモン量子ビットを作製することにより、高エネルギー衝撃イベントにおける真に異なる応答を観測する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.118391560966808
- License:
- Abstract: Quantum error correction (QEC) provides a practical path to fault-tolerant quantum computing through scaling to large qubit numbers, assuming that physical errors are sufficiently uncorrelated in time and space. In superconducting qubit arrays, high-energy impact events produce correlated errors, violating this key assumption. Following such an event, phonons with energy above the superconducting gap propagate throughout the device substrate, which in turn generate a temporary surge in quasiparticle (QP) density throughout the array. When these QPs tunnel across the qubits' Josephson junctions, they induce correlated errors. Engineering different superconducting gaps across the qubit's Josephson junctions provides a method to resist this form of QP tunneling. By fabricating all-aluminum transmon qubits with both strong and weak gap engineering on the same substrate, we observe starkly different responses during high-energy impact events. Strongly gap engineered qubits do not show any degradation in T1 during impact events, while weakly gap engineered qubits show events of correlated degradation in T1. We also show that strongly gap engineered qubits are robust to QP poisoning from increasing optical illumination intensity, whereas weakly gap engineered qubits display rapid degradation in coherence. Based on these results, gap engineering removes the threat of high-energy impacts to QEC in superconducting qubit arrays.
- Abstract（参考訳）: 量子誤り訂正(QEC)は、物理誤差が時間と空間において十分に相関していないことを前提として、大規模な量子ビット数へのスケーリングを通じて、フォールトトレラントな量子コンピューティングへの実践的な経路を提供する。
超伝導量子ビットアレイでは、高エネルギーの衝撃事象が相関エラーを発生させ、この重要な仮定に違反する。
このような現象の後、超伝導ギャップの上のエネルギーを持つフォノンはデバイス基板全体に伝播し、アレイ全体を通して準粒子(QP)密度が一時的に上昇する。
これらのQPsが量子ビットのジョセフソン接合をトンネルすると、相関誤差が生じる。
クビットのジョセフソン接合の異なる超伝導ギャップは、このようなQPトンネルに抵抗する方法を提供する。
同じ基板上に強いギャップ工学と弱いギャップ工学を兼ね備えた全アルミニウムトランスモン量子ビットを作製することにより、高エネルギー衝撃イベントにおける真に異なる応答を観測する。
強いギャップエンジニアリングされた量子ビットは衝突イベント中にT1の劣化を示さないが、弱いギャップエンジニアリングされた量子ビットはT1の相関劣化を示さない。
また,光照射強度の増大によるQP中毒に対する強いギャップ化量子ビットの耐性を示す一方,弱ギャップ化量子ビットはコヒーレンスを急速に低下させることを示した。
これらの結果に基づき、ギャップエンジニアリングは超伝導量子ビットアレイにおけるQECに対する高エネルギー影響の脅威を取り除く。
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