論文の概要: Disentangling the Impact of Quasiparticles and Two-Level Systems on the Statistics of Superconducting Qubit Lifetime
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.09926v1
- Date: Mon, 16 Sep 2024 02:02:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-17 16:50:37.066341
- Title: Disentangling the Impact of Quasiparticles and Two-Level Systems on the Statistics of Superconducting Qubit Lifetime
- Title（参考訳）: 準粒子と二層系が超伝導量子ビット寿命の統計に与える影響を測る
- Authors: Shaojiang Zhu, Xinyuan You, Ugur Alyanak, Mustafa Bal, Francesco Crisa, Sabrina Garattoni, Andrei Lunin, Roman Pilipenko, Akshay Murthy, Alexander Romanenko, Anna Grassellino,
- Abstract要約: 超伝導量子ビット寿命の時間変動である$T_$は、フォールトトレラントな量子コンピュータを構築する際のさらなる課題をもたらす。
温度関数として幾何学的フットプリントと表面誘電率の異なるキュービットについてT_$の測定を行った。
我々は,小フットプリントの量子ビットにおける$Gamma_$分散が,大フットプリントの量子ビットよりもQPやTLSの変動の影響を受けやすいことを発見した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 31.874825130479174
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Temporal fluctuations in the superconducting qubit lifetime, $T_1$, bring up additional challenges in building a fault-tolerant quantum computer. While the exact mechanisms remain unclear, $T_1$ fluctuations are generally attributed to the strong coupling between the qubit and a few near-resonant two-level systems (TLSs) that can exchange energy with an assemble of thermally fluctuating two-level fluctuators (TLFs) at low frequencies. Here, we report $T_1$ measurements on the qubits with different geometrical footprints and surface dielectrics as a function of the temperature. By analyzing the noise spectrum of the qubit depolarization rate, $\Gamma_1 = 1/T_1$, we can disentangle the impact of TLSs, non-equilibrium quasiparticles (QPs), and equilibrium (thermally excited) QPs on the variance in $\Gamma_1$. We find that $\Gamma_1$ variances in the qubit with a small footprint are more susceptible to the QP and TLS fluctuations than those in the large-footprint qubits. Furthermore, the QP-induced variances in all qubits are consistent with the theoretical framework of QP diffusion and fluctuation. We suggest these findings can offer valuable insights for future qubit design and engineering optimization.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビット寿命の時間変動である$T_1$は、フォールトトレラントな量子コンピュータを構築する際のさらなる課題をもたらす。
正確なメカニズムは不明だが、T_1$のゆらぎは一般に、低周波数で熱的に変動する2レベルゆらぎ器(TLF)の集合とエネルギーを交換できるいくつかの近接共振2レベル系(TLS)との強い結合に起因する。
ここでは、温度の関数として、幾何学的フットプリントと表面誘電率の異なるキュービットについて、T_1$の測定を報告する。
量子ビット偏極速度のノイズスペクトルを$\Gamma_1 = 1/T_1$で解析することにより、TLS、非平衡準粒子(QP)、平衡(熱励起)QPが$\Gamma_1$の分散に与える影響を解離することができる。
小さいフットプリントの量子ビットにおける$\Gamma_1$の分散は、大きなフットプリントの量子ビットよりもQPやTLSの変動の影響を受けやすい。
さらに、全ての量子ビットにおけるQP誘起分散は、QP拡散とゆらぎの理論的枠組みと一致している。
これらの発見は将来の量子ビット設計と工学最適化に有用な洞察を与えることができることを示唆する。
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