論文の概要: Evidence for unexpectedly low quasiparticle generation rates across Josephson junctions of driven superconducting qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.22930v1
• Date: Fri, 28 Nov 2025 07:08:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-01 19:47:55.796005
• Title: Evidence for unexpectedly low quasiparticle generation rates across Josephson junctions of driven superconducting qubits
• Title（参考訳）: 駆動超伝導量子ビットのジョセフソン接合部における予期せぬ低準粒子生成速度の証拠
• Authors: Byoung-moo Ann, Sang-Jun Choi, Hee Chul Park, Sercan Deve, Robin Dekker, Gary A. Steele, Jaseung Ku, Seung-Bo Shim, Junho Suh,
• Abstract要約: 超伝導量子ビット(SCQ)に印加されるマイクロ波駆動は、高忠実度制御と高速読み出しの中心である。 最近の研究では、超伝導ギャップ周波数よりはるかに低いドライブでさえ、ジョセフソン接合(JJs)を横断する駆動誘起準粒子生成(QPG)を引き起こす可能性があることが示されている。 ここでは、強駆動SCQにおける実QPG速度が予想よりも著しく低いことを示す実験的な証拠を見出した。
• 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 applied to superconducting qubits (SCQs) are central to high-fidelity control and fast readout. However, recent studies find that even drives far below the superconducting gap frequency may cause drive-induced quasiparticle generation (QPG) across Josephson junctions (JJs), posing a serious concern for fault-tolerant superconducting quantum computing. Here, we find experimental evidence that the actual QPG rates in strongly driven SCQs are remarkably lower than expected. We apply intense drive fields through readout resonators, reaching effective qubit drive amplitudes up to 300 GHz. The nonlinear response of the resonators enables quantification of the energy loss from SCQs into their environments, including the contribution from QPG. Even when conservatively attributing all measured dissipation to QPG, the observed energy dissipation rates are far lower than expected from the ideal QPG model. Meanwhile, calculations incorporating high-frequency cutoffs (HFCs) near 17-20 GHz in the QPG conductance can explain the experiments. These HFCs yield QPG rates a few orders of magnitude smaller than those without HFCs, providing evidence that the QPG rates are lower than predicted by the ideal model. Our findings prevent overestimation of drive-induced QPG and provide crucial guidance for operating superconducting quantum processors. Identifying the microscopic origin of the discrepancy opens new material and device opportunities to further mitigate QPG.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビット(SCQ)に印加されるマイクロ波駆動は、高忠実度制御と高速読み出しの中心である。 しかし、最近の研究では、超伝導ギャップ周波数よりはるかに低いドライブでさえ、ジョセフソン接合部(JJ)を横断する駆動誘起準粒子生成(QPG)を引き起こす可能性があり、フォールトトレラントな超伝導量子コンピューティングに深刻な懸念を呈している。 ここでは、強駆動SCQにおける実QPG速度が予想よりも著しく低いことを示す実験的な証拠を見出した。 我々は、リードアウト共振器を介して強い駆動場を印加し、300GHzまでの効率的な量子ビット駆動振幅に達する。 共振器の非線形応答は、QPGからの寄与を含むSCQから環境へのエネルギー損失の定量化を可能にする。 観測されたエネルギー散逸率は, 理想QPGモデルから期待されるよりもはるかに低い値を示した。 一方、QPGコンダクタンスにおける17～20GHz付近の高周波遮断(HFC)を取り入れた計算は、実験を説明できる。 これらのHFCは、HFCを持たないものよりも数桁小さく、QPGレートが理想的なモデルによって予測されるよりも低いことを示す。 本研究は、駆動誘起QPGの過大評価を防止し、超伝導量子プロセッサを動作させるための重要なガイダンスを提供する。 相違の微視的起源の同定は、QPGをさらに緩和する新しい材料と装置の機会を開放する。

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