論文の概要: A Millimeter-Wave Superconducting Qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.11170v1
• Date: Sun, 17 Nov 2024 20:38:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-19 14:32:42.754812
• Title: A Millimeter-Wave Superconducting Qubit
• Title（参考訳）: ミリ波超電導量子ビット
• Authors: Alexander Anferov, Fanghui Wan, Shannon P. Harvey, Jonathan Simon, David I. Schuster,
• Abstract要約: 超伝導量子ビットはミリ波範囲(100GHz付近)までスケールアップされる これは、希少な3ドルHeの冷蔵庫への依存を取り除き、低温システムを簡単にし、冷却電力を桁違いに高めることによる多くの利点がある。 このミリ波量子エミッタのデモンストレーションは、高周波光子検出における感度閾値を高めるためのエキサイティングな展望を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.76747788992184
• License:
• Abstract: Manipulating the electromagnetic spectrum at the single-photon level is fundamental for quantum experiments. In the visible and infrared range, this can be accomplished with atomic quantum emitters, and with superconducting qubits such control is extended to the microwave range (below 10 GHz). Meanwhile, the region between these two energy ranges presents an unexplored opportunity for innovation. We bridge this gap by scaling up a superconducting qubit to the millimeter-wave range (near 100 GHz). Working in this energy range greatly reduces sensitivity to thermal noise compared to microwave devices, enabling operation at significantly higher temperatures, up to 1 K. This has many advantages by removing the dependence on rare $^3$He for refrigeration, simplifying cryogenic systems, and providing orders of magnitude higher cooling power, lending the flexibility needed for novel quantum sensing and hybrid experiments. Using low-loss niobium trilayer junctions, we realize a qubit at 72 GHz cooled to 0.87 K using only $^4$He. We perform Rabi oscillations to establish control over the qubit state, and measure relaxation and dephasing times of 15.8 and 17.4 ns respectively. This demonstration of a millimeter-wave quantum emitter offers exciting prospects for enhanced sensitivity thresholds in high-frequency photon detection, provides new options for quantum transduction and for scaling up and speeding up quantum computing, enables integration of quantum systems where $^3$He refrigeration units are impractical, and importantly paves the way for quantum experiments exploring a novel energy range.
• Abstract（参考訳）: 単一光子レベルで電磁スペクトルを操作することは量子実験の基本である。 可視域と赤外域では、これは原子量子エミッタで達成でき、超伝導量子ビットでは、そのような制御はマイクロ波範囲(10GHz以下)に拡張される。 一方、この2つのエネルギー範囲の間の領域は、未解明のイノベーションの機会である。 超伝導量子ビットをミリ波範囲(100GHz付近)にスケールアップすることで、このギャップを埋める。 このエネルギー範囲での作業は、マイクロ波装置と比較して熱雑音に対する感度を大幅に低下させ、温度を最大1Kまで向上させる。これは、冷却のための希少な$3$Heへの依存を取り除き、低温システムを簡単にし、冷却電力を極大に高めに高め、新しい量子センシングとハイブリッド実験に必要な柔軟性を付与することで、多くの利点がある。 低損失のニオブ三層接合を用いて72GHzの量子ビットを0.87Kに冷却し、わずか4$Heで実現した。 我々はRabi発振を行い、キュービット状態の制御を確立し、それぞれ15.8および17.4 nsの緩和時間と脱落時間を測定する。 このミリ波量子エミッタのデモンストレーションは、高周波光子検出における感度閾値の向上に対するエキサイティングな展望を提供し、量子トランスダクションと量子コンピューティングのスケールアップと高速化のための新しいオプションを提供し、$3$Heの冷凍ユニットが実用的でない量子システムの統合を可能にし、また、新しいエネルギー範囲を探索する量子実験の道を開く。

関連論文リスト

• Quantum refrigeration powered by noise in a superconducting circuit [0.0]
  本研究では、ノイズアシスト型量子輸送を利用して冷却エンジンを安定した状態に駆動する新しい量子熱機械を実証する。 この装置は超伝導人工分子と2つのマイクロ波導波路の間の対称性選択的結合を利用する。 貯水池の相対温度を変動させ, 分解能1aW以下で熱電流を測定することにより, 量子熱機関, 熱加速器, 冷凍機として動作できることを実証した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-03-05T23:48:28Z)
• Design and simulation of a transmon qubit chip for Axion detection [103.69390312201169]
  超伝導量子ビットに基づくデバイスは、量子非劣化測定(QND)による数GHz単一光子の検出に成功している。 本研究では,Qub-ITの超伝導量子ビットデバイスの実現に向けた状況を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-10-08T17:11:42Z)
• Radiatively-cooled quantum microwave amplifiers [2.7694182767450455]
  高温で作動するために放射冷却を用いる量子マイクロ波増幅器を実証する。 この研究は、スケーラブルなマイクロ波量子技術を実現するための重要なステップである。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-08-04T02:01:40Z)
• Thermally driven quantum refrigerator autonomously resets superconducting qubit [0.0]
  超伝導回路から形成される有用な量子吸収冷凍機を実証する。 利用可能な浴槽で実現可能な温度よりも低い温度に、トランスモンキュービットをリセットするために使用します。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-05-26T07:55:31Z)
• Microwave quantum diode [2.591395885968624]
  量子回路はアンプのバックアクションや外部ノイズに対して非常に脆弱である。 この目的のために、循環器やアイソレータなどの非相互マイクロ波デバイスが使用される。 超伝導フラックス量子ビットの非線形性を利用した小型マイクロ波ダイオードアーキテクチャを提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-04-03T08:41:42Z)
• A highly-sensitive broadband superconducting thermoelectric single-photon detector [62.997667081978825]
  熱電検出器(TED)は、単一光子の吸収による有限温度差を開回路熱電圧に変換する。 TEDでは、選択した設計や素材に応じて、約15GHzから約150Hzの周波数の単一光子を公開できる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-02-06T17:08:36Z)
• Quantum-limited millimeter wave to optical transduction [50.663540427505616]
  量子情報の長距離伝送は、分散量子情報プロセッサの中心的な要素である。 トランスダクションへの現在のアプローチでは、電気ドメインと光ドメインの固体リンクが採用されている。 我々は、850ドルRbの低温原子をトランスデューサとして用いたミリ波光子の光子への量子制限変換を実証した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-07-20T18:04:26Z)
• First design of a superconducting qubit for the QUB-IT experiment [50.591267188664666]
  QUB-ITプロジェクトの目標は、量子非破壊(QND)測定と絡み合った量子ビットを利用した、反復的な単一光子カウンタを実現することである。 本稿では,Qiskit-Metalを用いた共振器に結合したトランスモン量子ビットからなる第1の超伝導デバイスの設計とシミュレーションを行う。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-07-18T07:05:10Z)
• Slowing down light in a qubit metamaterial [98.00295925462214]
  マイクロ波領域の超伝導回路は 未だにそのような装置を欠いている 共振導波路に結合した8量子ビットからなる超伝導メタマテリアルにおいて、電磁波の減速を実証した。 本研究は, 超伝導回路の高柔軟性を実証し, カスタムバンド構造を実現することを目的とした。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-02-14T20:55:10Z)
• Charge dynamics in quantum-circuit refrigeration: thermalization and microwave gain [0.0]
  通常の金属-絶縁体-超伝導接合を通した光子支援トンネルは、その場での量子電気回路の消散を制御する便利な手段となり得る。 ここでは、量子電気と電荷の自由度の両方を記述するマスター方程式を導出し、低温と低電荷エネルギーの典型的な実験パラメータが電荷と量子力学の時間スケールの分離をもたらすことを発見する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-07-09T07:45:10Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。