論文の概要: Quasiparticle poisoning of superconducting qubits with active gamma irradiation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.07354v1
- Date: Mon, 10 Mar 2025 14:09:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-11 15:45:48.134580
- Title: Quasiparticle poisoning of superconducting qubits with active gamma irradiation
- Title（参考訳）: 能動ガンマ照射による超伝導量子ビットの準粒子中毒
- Authors: C. P. Larson, E. Yelton, K. Dodge, K. Okubo, J. Batarekh, V. Iaia, N. A. Kurinsky, B. L. T. Plourde,
- Abstract要約: 超伝導量子ビットアレイにおける$gamma$-ray影響のダイナミクスについて検討する。
電荷感受性トランスモン量子ビットを用いることで、オフセット電荷シフトと準粒子中毒の両方を測定することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: When a high-energy particle, such as a $\gamma$-ray or muon, impacts the substrate of a superconducting qubit chip, large numbers of electron-hole pairs and phonons are created. The ensuing dynamics of the electrons and holes changes the local offset-charge environment for qubits near the impact site. The phonons that are produced have energy above the superconducting gap in the films that compose the qubits, leading to quasiparticle excitations above the superconducting ground state when the phonons impinge on the qubit electrodes. An elevated density of quasiparticles degrades qubit coherence, leading to errors in qubit arrays. Because these pair-breaking phonons spread throughout much of the chip, the errors can be correlated across a large portion of the array, posing a significant challenge for quantum error correction. In order to study the dynamics of $\gamma$-ray impacts on superconducting qubit arrays, we use a $\gamma$-ray source outside the dilution refrigerator to controllably irradiate our devices. By using charge-sensitive transmon qubits, we can measure both the offset-charge shifts and quasiparticle poisoning due to the $\gamma$ irradiation at different doses. We study correlations between offset-charge shifts and quasiparticle poisoning for different qubits in the array and compare this with numerical modeling of charge and phonon dynamics following a $\gamma$-ray impact. We thus characterize the poisoning footprint of these impacts and quantify the performance of structures for mitigating phonon-mediated quasiparticle poisoning.
- Abstract（参考訳）: $\gamma$-ray や muon のような高エネルギー粒子が超伝導量子ビットチップの基板に衝突すると、多数の電子ホール対とフォノンが生成される。
その後の電子とホールのダイナミクスは、衝撃部位近くの量子ビットの局所的なオフセット電荷環境を変化させる。
生成されるフォノンは、クビットを構成する膜の超伝導ギャップの上のエネルギーを持ち、クビット電極に衝突するときに超伝導基底状態の上の準粒子励起をもたらす。
準粒子の高密度化はクビットコヒーレンスを低下させ、クビットアレイの誤差を引き起こす。
これらのペアブレーキングフォノンはチップの大部分に広がったため、誤差は配列の大部分にわたって相関し、量子エラー訂正には大きな課題となる。
超伝導量子ビットアレイにおける$\gamma$-rayの影響のダイナミクスを研究するために、希釈冷凍機の外部に$\gamma$-rayソースを用いてデバイスを制御している。
電荷感受性トランスモン量子ビットを用いることで、異なる線量での$\gamma$照射によるオフセット電荷シフトと準粒子毒の両方を測定することができる。
本研究では,アレー内の異なる量子ビットに対するオフセット電荷シフトと準粒子中毒の相関関係について検討し,これを$\gamma$-ray による電荷およびフォノンダイナミクスの数値モデルと比較した。
そこで我々は,これらの影響の毒性フットプリントを特徴付けるとともに,フォノンを介する準粒子中毒を緩和する構造の性能を定量化する。
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