論文の概要: Non-degenerate noise-resilient superconducting qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.15459v1
• Date: Fri, 21 Feb 2025 13:34:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-24 19:42:30.549035
• Title: Non-degenerate noise-resilient superconducting qubit
• Title（参考訳）: 非退化雑音耐性超伝導量子ビット
• Authors: Max Hays, Junghyun Kim, William D. Oliver,
• Abstract要約: ジョセフソンエネルギーと位相関係の第一高調波と第二高調波の工学に基づく超伝導量子ビットを提案する。 E_J2$ が負の回路と $|E_J1| ll |E_J2|$ を構成することにより、2つの非退化ミニマを持つ周期ポテンシャルを生成する。 私たちが「ハーモニウム」と命名した量子ビットは、各最小の最低エネルギー状態から形成される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.531628684262717
• License:
• Abstract: We propose a superconducting qubit based on engineering the first and second harmonics of the Josephson energy and phase relation $E_{J1}\cos \varphi$ and $E_{J2}\cos 2\varphi$. By constructing a circuit such that $E_{J2}$ is negative and $|E_{J1}| \ll |E_{J2}|$, we create a periodic potential with two non-degenerate minima. The qubit, which we dub "harmonium", is formed from the lowest-energy states of each minimum. Bit-flip protection of the qubit arises due to the localization of each qubit state to their respective minima, while phase-flip protection can be understood by considering the circuit within the Born-Oppenheimer approximation. We demonstrate with time-domain simulations that single- and two-qubit gates can be performed in approximately one hundred nanoseconds. Finally, we compute the qubit coherence times using numerical diagonalization of the complete circuit in conjunction with state-of-the-art noise models. We estimate out-of-manifold heating times on the order of milliseconds, which can be treated as erasure errors using conventional dispersive readout. We estimate pure-dephasing times on the order of many tens of milliseconds, and bit-flip times on the order of seconds.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、ジョセフソンエネルギーと位相関係の第一高調波と第二高調波の工学に基づく超伝導量子ビットについて、E_{J1}\cos \varphi$ と $E_{J2}\cos 2\varphi$ を提案する。 E_{J2}$ が負で $|E_{J1}| \ll |E_{J2}|$ となるような回路を構築することにより、2つの非退化ミニマを持つ周期ポテンシャルを生成する。 私たちが「ハーモニウム」と命名した量子ビットは、各最小の最低エネルギー状態から形成される。 量子ビットのビットフリップ保護は、各量子ビット状態のそれぞれのミニマへの局在に起因するが、相フリップ保護はボルン・オッペンハイマー近似の回路を考慮することで理解することができる。 時間領域シミュレーションにより,1量子および2量子ゲートを約100ナノ秒で実現可能であることを示す。 最後に、完全回路の数値対角化と最先端ノイズモデルを用いた量子ビットコヒーレンス時間を計算する。 我々は,従来の分散読み出しによる消去誤差として扱うことができる,ミリ秒のオーダーで1次元加熱時間を推定する。 我々は,数ミリ秒の順序で,数ミリ秒の順序で,数秒の順序でビットフリップ時間を推定する。

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