論文の概要: Dephasing in Fluxonium Qubits from Coherent Quantum Phase Slips

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.02989v2
• Date: Fri, 04 Oct 2024 14:17:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-07 15:06:17.257191
• Title: Dephasing in Fluxonium Qubits from Coherent Quantum Phase Slips
• Title（参考訳）: コヒーレント量子位相スリップによるフルオキソニウムの劣化
• Authors: Mallika T. Randeria, Thomas M. Hazard, Agustin Di Paolo, Kate Azar, Max Hays, Leon Ding, Junyoung An, Michael Gingras, Bethany M. Niedzielski, Hannah Stickler, Jeffrey A. Grover, Jonilyn L. Yoder, Mollie E. Schwartz, William D. Oliver, Kyle Serniak,
• Abstract要約: JJアレイスーパーインダクタからなる超伝導量子ビットでは、アレイ内の位相スリップがデコヒーレンスを引き起こす。 我々は、コヒーレント量子位相スリップ(CQPS)がクォービット周波数を摂動的に変化させることを示し、従って配列列島の電荷ノイズが劣化を引き起こすことを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.1950600573389501
• License:
• Abstract: Phase slips occur across all Josephson junctions (JJs) at a rate that increases with the impedance of the junction. In superconducting qubits composed of JJ-array superinductors -- such as fluxonium -- phase slips in the array can lead to decoherence. In particular, phase-slip processes at the individual array junctions can coherently interfere, each with an Aharonov--Casher phase that depends on the offset charges of the array islands. These coherent quantum phase slips (CQPS) perturbatively modify the qubit frequency, and therefore charge noise on the array islands will lead to dephasing. By varying the impedance of the array junctions, we design a set of fluxonium qubits in which the expected phase-slip rate within the JJ-array changes by several orders of magnitude. We characterize the coherence times of these qubits and demonstrate that the scaling of CQPS-induced dephasing rates agrees with our theoretical model. Furthermore, we perform noise spectroscopy of two qubits in regimes dominated by either CQPS or flux noise. We find the noise power spectrum associated with CQPS dephasing appears to be featureless at low frequencies and not $1/f$. Numerical simulations indicate this behavior is consistent with charge noise generated by charge-parity fluctuations within the array. Our findings broadly inform JJ-array-design tradeoffs, relevant for the numerous superconducting qubit designs employing JJ-array superinductors.
• Abstract（参考訳）: 位相すべりは、すべてのジョセフソン接合(JJ)で起こるが、これは接合のインピーダンスによって増加する。 JJアレイのスーパーインダクタ(フラキソニウムなど)からなる超伝導量子ビットでは、アレイ内の位相スリップがデコヒーレンスを引き起こす。 特に、個々の配列接合における位相-スリップ過程は、それぞれアハロノフ-カシエ相とコヒーレントに干渉し、配列列島のオフセット電荷に依存する。 これらのコヒーレント量子位相スリップ(CQPS)は、クォービット周波数を摂動的に変化させるため、配列島の電荷ノイズは劣化を引き起こす。 アレイ接合のインピーダンスを変化させることで、JJアレイ内で期待される位相-滑り速度が数桁のオーダーで変化するフラクソニウム量子ビットの集合を設計する。 我々はこれらの量子ビットのコヒーレンス時間を特徴付け、CQPSによって引き起こされる劣化率のスケーリングが我々の理論モデルと一致することを示す。 さらに、CQPSまたはフラックスノイズに支配されるレジームにおいて、2つの量子ビットの雑音スペクトルを実行する。 CQPSの劣化に伴うノイズパワースペクトルは、低周波数で機能しておらず、1/f$ではない。 数値シミュレーションにより、この挙動はアレイ内の電荷-パリティ変動によって生じる電荷雑音と一致していることが示された。 JJ-アレースーパーインダクタを用いた数多くの超伝導量子ビット設計に関係したJJ-アレー設計のトレードオフを広く報告した。

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