論文の概要: Spectroscopy of drive-induced unwanted state transitions in superconducting circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.24070v1
- Date: Mon, 30 Jun 2025 17:22:35 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-01 21:27:54.170336
- Title: Spectroscopy of drive-induced unwanted state transitions in superconducting circuits
- Title（参考訳）: 超伝導回路における駆動誘起不必要な状態遷移の分光学的研究
- Authors: W. Dai, S. Hazra, D. K. Weiss, P. D. Kurilovich, T. Connolly, H. K. Babla, S. Singh, V. R. Joshi, A. Z. Ding, P. D. Parakh, J. Venkatraman, X. Xiao, L. Frunzio, M. H. Devoret,
- Abstract要約: マイクロ波駆動は超伝導量子回路における制御および読み出し操作の実装に不可欠である。
9GHz帯のマイクロ波駆動を受ける固定周波数キュービットにおける不要な状態遷移について検討する。
本研究は、これらの遷移を包括的に分類し、駆動周波数の情報選択による緩和戦略と回路設計の改善を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Microwave drives are essential for implementing control and readout operations in superconducting quantum circuits. However, increasing the drive strength eventually leads to unwanted state transitions which limit the speed and fidelity of such operations. In this work, we systematically investigate such transitions in a fixed-frequency qubit subjected to microwave drives spanning a 9 GHz frequency range. We identify the physical origins of these transitions and classify them into three categories. (1) Resonant energy exchange with parasitic two-level systems, activated by drive-induced ac-Stark shifts, (2) multi-photon transitions to non-computational states, intrinsic to the circuit Hamiltonian, and (3) inelastic scattering processes in which the drive causes a state transition in the superconducting circuit, while transferring excess energy to a spurious electromagnetic mode or two-level system (TLS) material defect. We show that the Floquet steady-state simulation, complemented by an electromagnetic simulation of the physical device, accurately predicts the observed transitions that do not involve TLS. Our results provide a comprehensive classification of these transitions and offer mitigation strategies through informed choices of drive frequency as well as improved circuit design.
- Abstract（参考訳）: マイクロ波駆動は超伝導量子回路における制御および読み出し操作の実装に不可欠である。
しかし、駆動強度の増大は最終的にはそのような操作の速度と忠実さを制限する不必要な状態遷移につながる。
本研究では,9GHz帯のマイクロ波駆動を受ける固定周波数キュービットにおけるそのような遷移を系統的に検討する。
これらの遷移の物理的起源を特定し、それらを3つのカテゴリに分類する。
1) 駆動誘起交流-スタークシフトにより活性化される寄生二層系との共振エネルギー交換,(2)非計算状態への多光子遷移,(3) 駆動が超伝導回路の状態遷移を引き起こす非弾性散乱過程,(3) 余剰エネルギーを急速電磁モードまたは二層系(TLS)材料欠陥に伝達する。
物理装置の電磁シミュレーションによって補完されるFloquet定常状態シミュレーションは、TLSを含まない観測された遷移を正確に予測する。
本研究は、これらの遷移を包括的に分類し、駆動周波数の情報選択による緩和戦略と回路設計の改善を提供する。
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