論文の概要: Transmon qubit modeling and characterization for Dark Matter search
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.05988v2
- Date: Tue, 22 Oct 2024 15:02:40 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-07 22:27:40.724926
- Title: Transmon qubit modeling and characterization for Dark Matter search
- Title（参考訳）: ダークマター探索のためのトランスモン量子ビットモデリングとキャラクタリゼーション
- Authors: R. Moretti, D. Labranca, P. Campana, R. Carobene, M. Gobbo, M. A. Castellanos-Beltran, D. Olaya, P. F. Hopkins, L. Banchi, M. Borghesi, A. Candido, H. A. Corti, A. D'Elia, M. Faverzani, E. Ferri, A. Nucciotti, L. Origo, A. Pasquale, A. S. Piedjou Komnang, A. Rettaroli, S. Tocci, S. Carrazza, C. Gatti, A. Giachero,
- Abstract要約: 本研究では,超伝導トランスモン量子ビット回路の試作機の設計,シミュレーション,実験的評価を行う。
本稿では,2つの非干渉トランスモン量子ビット,1つは固定周波数,もう1つは可変フラックスを特徴とする平面回路設計について述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: This study presents the design, simulation, and experimental characterization of a superconducting transmon qubit circuit prototype for potential applications in dark matter detection experiments. We describe a planar circuit design featuring two non-interacting transmon qubits, one with fixed frequency and the other flux tunable. Finite-element simulations were employed to extract key Hamiltonian parameters and optimize component geometries. The qubit was fabricated and then characterized at $20$ mK, allowing for a comparison between simulated and measured qubit parameters. Good agreement was found for transition frequencies and anharmonicities (within 1\% and 10\% respectively) while coupling strengths exhibited larger discrepancies (30\%). We discuss potential causes for measured coherence times falling below expectations ($T_1\sim\,$1-2 \textmu s) and propose strategies for future design improvements. Notably, we demonstrate the application of a hybrid 3D-2D simulation approach for energy participation ratio evaluation, yielding a more accurate estimation of dielectric losses. This work represents an important first step in developing planar Quantum Non-Demolition (QND) single-photon counters for dark matter searches, particularly for axion and dark photon detection schemes.
- Abstract（参考訳）: 本研究では, 超伝導トランスモン量子ビット回路の試作機の設計, シミュレーション, 実験評価を行い, ダークマター検出実験への応用の可能性について検討した。
本稿では,2つの非干渉トランスモン量子ビットと1つの固定周波数,もう1つの磁束を調整可能な平面回路設計について述べる。
有限要素シミュレーションを用いて重要なハミルトンパラメータを抽出し、成分ジオメトリを最適化した。
キュービットは20ドルmKで製造され、シミュレーションと測定されたキュービットパラメータの比較を可能にした。
遷移周波数と非調和性(それぞれ 1 % と 10 % )についてはよい一致を示したが,結合強度は30 % の差を示した。
我々は、測定されたコヒーレンス時間が期待を下回る可能性について論じる(T_1\sim\,$1-2 \textmu s)。
特に,エネルギー参加率評価のためのハイブリッド3D-2Dシミュレーション手法の適用例を示し,誘電体損失のより正確な推定を行った。
本研究は, 暗黒物質探索のための平面量子非破壊(QND)単一光子カウンタの開発における重要な第一歩である。
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