論文の概要: The waves-in-space Purcell effect for superconducting qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.11644v1
• Date: Fri, 14 Mar 2025 17:58:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-17 13:06:38.250488
• Title: The waves-in-space Purcell effect for superconducting qubits
• Title（参考訳）: 超伝導量子ビットに対する波動-空間パーセル効果
• Authors: Param Patel, Mingkang Xia, Chao Zhou, Pinlei Lu, Xi Cao, Israa Yusuf, Jacob Repicky, Michael Hatridge,
• Abstract要約: 空間におけるキュービット場を可視化すると、キュービット場が強く、空洞場が弱い場所が明らかになる。 チップインチューブ幾何学におけるlambda/2$の読み出しモードの場合、ミリ秒レベルのPurcell保護と、逆に大幅に強化されたPurcell崩壊の両方を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6322722183171952
• License:
• Abstract: Quantum information processing, especially with quantum error correction, requires both long-lived qubits and fast, quantum non-demolition readout. In superconducting circuits this leads to the requirement to both strongly couple qubits, such as transmons, to readout modes while also protecting them from associated Purcell decay through the readout port. So-called Purcell filters can provide this protection, at the cost of significant increases in circuit components and complexity. However, as we demonstrate in this work, visualizing the qubit fields in space reveals locations where the qubit fields are strong and cavity fields weak; simply placing ports at these locations provides intrinsic Purcell protection. For a $\lambda/2$ readout mode in the `chip-in-tube' geometry, we show both millisecond level Purcell protection and, conversely, greatly enhanced Purcell decay (qubit lifetime of 1~$\mu$s) simply by relocating the readout port. This method of integrating the Purcell protection into the qubit-cavity geometry can be generalized to other 3D implementations, such as post-cavities, as well as planar geometries. For qubit frequencies below the readout mode this effect is quite distinct from the multi-mode Purcell effect, which we demonstrate in a 3D-post geometry where we show both Purcell protection of the qubit while spoiling the quality factor of higher cavity harmonics to protect against dephasing due to stray photons in these modes.
• Abstract（参考訳）: 量子情報処理、特に量子エラー補正では、長寿命の量子ビットと高速な量子非復調読み出しの両方を必要とする。 超伝導回路では、トランスモンのような強い結合量子ビットがリードアウトモードに必要であり、同時にリードアウトポートを通じて関連するパーセル崩壊から保護される。 いわゆるPurcellフィルタは、回路部品の大幅な増加と複雑さを犠牲にして、この保護を提供することができる。 しかし、この研究で示すように、空間内のキュービット場を視覚化すると、キュービット場が強く、空洞場が弱い場所が明らかになる。 例えば 'chip-in-tube' 幾何学における $\lambda/2$ readout モードでは、ミリ秒レベルの Purcell 保護と、逆に、readout ポートを単に移動させることで、非常に拡張された Purcell 崩壊 (qubit lifetime of 1~$\mu$s) を示す。 パーセル保護をキュービット・キャビティ幾何学に統合するこの方法は、後キャビティや平面幾何学などの他の3次元実装に一般化することができる。 読み出しモード以下では、この効果は多モードパーセル効果とは全く異なるが、この効果は3Dポストで示され、これらのモードでは、光子による劣化を防ぐために、高空洞ハーモニクスの品質係数を損なうとともに、キュービットのパーセル保護を示す。

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