論文の概要: Real-time adaptive tracking of fluctuating relaxation rates in superconducting qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.09576v1
• Date: Wed, 11 Jun 2025 10:14:23 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-13 06:35:02.850654
• Title: Real-time adaptive tracking of fluctuating relaxation rates in superconducting qubits
• Title（参考訳）: 超伝導量子ビットにおける変動緩和速度のリアルタイム適応追跡
• Authors: Fabrizio Berritta, Jacob Benestad, Jan A. Krzywda, Oswin Krause, Malthe A. Marciniak, Svend Krøjer, Christopher W. Warren, Emil Hogedal, Andreas Nylander, Irshad Ahmad, Amr Osman, Janka Biznárová, Marcus Rommel, Anita Fadavi Roudsari, Jonas Bylander, Giovanna Tancredi, Jeroen Danon, Jacob Hastrup, Ferdinand Kuemmeth, Morten Kjaergaard,
• Abstract要約: 量子ビットの緩和率を推定するための実時間ベイズ法を提案する。 2つの固定周波数超伝導トランスモン量子ビットの緩和時間変動を適応的かつ連続的に追跡する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 20.71280798614362
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The fidelity of operations on a solid-state quantum processor is ultimately bounded by decoherence effects induced by a fluctuating environment. Characterizing environmental fluctuations is challenging because the acquisition time of experimental protocols limits the precision with which the environment can be measured and may obscure the detailed structure of these fluctuations. Here we present a real-time Bayesian method for estimating the relaxation rate of a qubit, leveraging a classical controller with an integrated field-programmable gate array (FPGA). Using our FPGA-powered Bayesian method, we adaptively and continuously track the relaxation-time fluctuations of two fixed-frequency superconducting transmon qubits, which exhibit average relaxation times of approximately 0.17 ms and occasionally exceed 0.5 ms. Our technique allows for the estimation of these relaxation times in a few milliseconds, more than two orders of magnitude faster than previous nonadaptive methods, and allows us to observe fluctuations up to 5 times the qubit's average relaxation rates on significantly shorter timescales than previously reported. Our statistical analysis reveals that these fluctuations occur on much faster timescales than previously understood, with two-level-system switching rates reaching up to 10 Hz. Our work offers an appealing solution for rapid relaxation-rate characterization in device screening and for improved understanding of fast relaxation dynamics.
• Abstract（参考訳）: 固体量子プロセッサ上の演算の忠実性は、変動する環境によって引き起こされるデコヒーレンス効果によって最終的に制限される。 実験プロトコルの取得時間は, 測定可能な環境の精度を制限し, これらの変動の詳細な構造を曖昧にする可能性があるため, 環境変動の特徴付けは困難である。 本稿では,量子ビットの緩和率を推定するための実時間ベイズ法を提案する。 FPGAを用いたベイズ法を用いて, 平均緩和時間0.17ms, 時折0.5msを超える2つの固定周波数超伝導トランスモン量子ビットの緩和時間変動を適応的に連続的に追跡し, 従来の非適応法よりも2桁以上高速な数ミリ秒でこれらの緩和時間を推定し, 従来報告したよりもはるかに短い時間スケールで平均緩和率の最大5倍の変動を観測することができる。 統計的解析により、これらの変動は従来よりはるかに高速な時間スケールで発生し、2レベル系のスイッチングレートが最大10Hzに達することが明らかとなった。 本研究は, デバイススクリーニングにおける高速緩和速度特性の解明と, 高速緩和ダイナミクスの理解向上に寄与する。

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