論文の概要: Demonstrating magnetic field robustness and reducing temporal T1 noise in transmon qubits through magnetic field engineering
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.02187v1
- Date: Mon, 02 Jun 2025 19:22:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-04 21:47:34.991959
- Title: Demonstrating magnetic field robustness and reducing temporal T1 noise in transmon qubits through magnetic field engineering
- Title（参考訳）: 磁場工学によるトランモン量子ビットの磁場ロバスト性の実証と時間的T1ノイズの低減
- Authors: Bektur Abdisatarov, Tanay Roy, Daniel Bafia, Roman Pilipenko, Matthew Julian Dubiel, David van Zanten, Shaojiang Zhu, Mustafa Bal, Grigory Eremeev, Hani Elsayed-Ali, Akshay Murty, Alexander Romanenko, Anna Grassellino,
- Abstract要約: 超伝導トランスモン量子ビットのコヒーレンスはしばしばエネルギー緩和時間(T1)の変動によって破壊される
捕捉された磁束と外部印加された静磁場の両方が、平均値やキュービット周波数を著しく劣化させることなく、T1の時間変動を抑えることを示した。
興味深いことに、タンタルを担持したニオブ (Nb/Ta) 容量パッドとアルミニウムベースのジョセフソン接合 (JJs) を用いたトランスモン量子ビットは、600mGの磁場で冷却しても、300ms付近でT1寿命を維持した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 30.545591782052224
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The coherence of superconducting transmon qubits is often disrupted by fluctuations in the energy relaxation time (T1), limiting their performance for quantum computing. While background magnetic fields can be harmful to superconducting devices, we demonstrate that both trapped magnetic flux and externally applied static magnetic fields can suppress temporal fluctuations in T1 without significantly degrading its average value or qubit frequency. Using a three-axis Helmholtz coil system, we applied calibrated magnetic fields perpendicular to the qubit plane during cooldown and operation. Remarkably, transmon qubits based on tantalum-capped niobium (Nb/Ta) capacitive pads and aluminum-based Josephson junctions (JJs) maintained T1 lifetimes near 300 {\mu}s even when cooled in fields as high as 600 mG. Both trapped flux up to 600 mG and applied fields up to 400 mG reduced T1 fluctuations by more than a factor of two, while higher field strengths caused rapid coherence degradation. We attribute this stabilization to the polarization of paramagnetic impurities, the role of trapped flux as a sink for non-equilibrium quasiparticles (QPs), and partial saturation of fluctuating two-level systems (TLSs). These findings challenge the conventional view that magnetic fields are inherently detrimental and introduce a strategy for mitigating noise in superconducting qubits, offering a practical path toward more stable and scalable quantum systems.
- Abstract（参考訳）: 超伝導トランスモン量子ビットのコヒーレンスはしばしばエネルギー緩和時間(T1)の変動によって破壊され、量子コンピューティングの性能が制限される。
背景磁場は超伝導デバイスに有害であるが, 捕捉された磁束と外部印加された静磁場の両方が, 平均値やキュービット周波数を著しく低下させることなくT1の時間変動を抑制することができることを示した。
3軸ヘルムホルツコイルシステムを用いて, 冷却および運転中, クビット面に垂直な校正磁場を印加した。
興味深いことに、タンタルを担持したニオブ (Nb/Ta) 容量パッドとアルミニウムベースのジョセフソン接合 (JJs) を用いたトランスモン量子ビットは、600 mGの磁場で冷却しても300 {\mu} 付近でT1寿命を維持した。
最大600mGのフラックスと最大400mGの磁場を捕捉すると、T1の変動は2倍に減少し、高い磁場強度は急激なコヒーレンス劣化を引き起こした。
この安定化は、常磁性不純物の偏極、非平衡準粒子(QPs)のシンクとしてのトラップフラックスの役割、変動する2レベル系(TLSs)の部分飽和に起因する。
これらの知見は、磁場が本質的に有害であるという従来の見方に挑戦し、超伝導量子ビットのノイズを緩和する戦略を導入し、より安定でスケーラブルな量子システムへの実践的な道を開く。
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