論文の概要: Decoherence of Majorana qubits by 1/f noise

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.22394v1
• Date: Fri, 27 Jun 2025 17:08:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-30 21:12:23.301976
• Title: Decoherence of Majorana qubits by 1/f noise
• Title（参考訳）: 1/f雑音によるMajorana量子ビットのデコヒーレンス
• Authors: Abhijeet Alase, Marcus C. Goffage, Maja C. Cassidy, Susan N. Coppersmith,
• Abstract要約: 1/fノイズは、Majorana qubit decoherenceの未探索メカニズムを生じることを示す。 1/fノイズの存在下での無秩序ナノワイヤの準粒子励起確率を計算した。 この機構は、現在開発されているMZM量子ビットのデコヒーレンス時間を1マイクロ秒未満に制限する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Qubits based on Majorana Zero Modes (MZMs) in superconductor-semiconductor nanowires have attracted intense interest as a platform for utility-scale quantum computing. These qubits have been predicted to show extremely low error rates due to topological protection of the MZMs, where decoherence processes have been thought to be exponentially suppressed by either the nanowire length or the temperature. However, here we show that 1/f noise, which is ubiquitous in semiconductors, gives rise to a previously unexplored mechanism for Majorana qubit decoherence. The high frequency components of this noise causes quasiparticle excitations in the bulk of the topological superconductor, which in turn result in qubit errors that increase with the length of the nanowire. We calculate the probability of quasiparticle excitation for disorder-free nanowires in the presence of 1/f noise and show that this mechanism limits the decoherence times of the MZM qubits currently being developed to less than a microsecond even for perfectly uniform nanowires with no disorder. This decoherence time is significantly shorter than the time to implement quantum gates using this technology and is also shorter than the decoherence times of qubits in other leading solid-state architectures.
• Abstract（参考訳）: 超伝導体-半導体ナノワイヤにおけるマヨラナゼロモード(MZM)に基づく量子ビットは、実用規模の量子コンピューティングのプラットフォームとして大きな関心を集めている。 これらの量子ビットは、MZMのトポロジカルな保護により非常に低い誤差率を示すと予測されており、そこではデコヒーレンス過程はナノワイヤ長または温度によって指数関数的に抑制されていると考えられている。 しかし、ここでは、半導体においてユビキタスである1/fノイズが、マヨラナ量子ビットデコヒーレンス(英語版)の未解明メカニズムを引き起こすことを示す。 このノイズの高周波成分は、トポロジカル超伝導体のバルク内で準粒子励起を引き起こし、その結果、ナノワイヤの長さによって増加する量子ビット誤差をもたらす。 本研究では1/fノイズの存在下での障害のないナノワイヤの準粒子励起の確率を計算し、この機構が障害のない完全均一ナノワイヤであっても、現在開発中のMZM量子ビットのデコヒーレンス時間を1マイクロ秒未満に制限していることを示す。 このデコヒーレンス時間は、この技術を用いた量子ゲートの実装時間よりも著しく短く、また他の主要な固体アーキテクチャにおける量子ビットのデコヒーレンス時間よりも短い。

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