論文の概要: Twisted superconducting quantum diodes: Towards anharmonicity and high fidelity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.19627v1
• Date: Wed, 22 Oct 2025 14:23:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-25 03:08:15.923912
• Title: Twisted superconducting quantum diodes: Towards anharmonicity and high fidelity
• Title（参考訳）: ツイスト超伝導量子ダイオード:非調和性と高忠実性を目指して
• Authors: Han Zhong, Denis Kochan, Igor Zutic, Yingying Wu,
• Abstract要約: 平面内および平面外磁場下でのNbSe2二層構造における量子ダイオードを実現する。 わずか1度のねじれにより、プリスタン装置よりも効率が向上し、27.6%に達する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.903855464468128
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: As quantum technologies advance, a fundamental challenge is mitigating noise and backscattering in superconducting circuits to achieve scalable, high-fidelity operations. Conventional superconducting components lack directionality, causing energy loss and decoherence. Superconducting diodes, that allow dissipationless current in one direction and resistive flow in the other, offer a potential remedy, yet their efficiency and quantum integration remain limited. Here, we realize a quantum diode in twisted NbSe2 bilayers under in-plane and out-of-plane magnetic fields. A mere 1 degree twist yields an efficiency enhancement over pristine devices, reaching 27.6 percent. Quantum simulations reveal that this intermediate efficiency, well below 100 percent ideal, is both experimentally practical and optimal for preserving qubit anharmonicity and stabilizing two-level systems. These findings show that maximal rectification is not always beneficial for quantum information, establishing a new principle for designing the fundamental properties of twisted superconductors towards low-power, high-fidelity quantum circuits.
• Abstract（参考訳）: 量子技術が進歩するにつれて、超伝導回路のノイズや後方散乱を緩和し、スケーラブルで高忠実な演算を実現することが根本的な課題となる。 従来の超伝導部品は方向性に欠け、エネルギー損失とデコヒーレンスを引き起こす。 超伝導ダイオードは、一方の方向の無散逸電流ともう一方の方向の抵抗流を許容するが、その効率と量子積分は限定的である。 ここでは、平面内および平面外磁場下でのNbSe2二層構造における量子ダイオードを実現する。 わずか1度のねじれにより、プリスタン装置よりも効率が向上し、27.6%に達する。 量子シミュレーションにより、この中間効率は100パーセント以下の理想的であり、実験的に実用的かつ最適であり、量子ビットアンハーモニック性を維持し、2レベル系を安定化させる。 これらの結果は、最大補正が量子情報にとって必ずしも有益であるとは限らないことを示し、低出力高忠実な量子回路に向けてねじれ超伝導体の基本特性を設計するための新しい原理を確立した。

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