論文の概要: A Cryogenic Muon Tagging System Based on Kinetic Inductance Detectors for Superconducting Quantum Processors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.10679v1
- Date: Thu, 11 Dec 2025 14:28:30 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-12 16:15:42.409173
- Title: A Cryogenic Muon Tagging System Based on Kinetic Inductance Detectors for Superconducting Quantum Processors
- Title（参考訳）: 超伝導量子プロセッサの動インダクタンス検出器を用いた低温ミューオンタギングシステム
- Authors: Ambra Mariani, Laura Cardani, Mustafa Bal, Nicola Casali, Ivan Colantoni, Angelo Cruciani, Giorgio Del Castello, Daniele Delicato, Francesco De Dominicis, Matteo del Gallo Raccagiovine, Matteo Folcarelli, Sabrina Garattoni, Anna Grassellino, Mehmood Khan Yasir Raja, Valerio Pettinacci, Alberto Ressa, Tanay Roy, Marco Vignati, David v Zanten,
- Abstract要約: 電離放射線は超伝導量子プロセッサの潜在的な制限因子として出現している。
本稿では,超伝導量子プロセッサと統合した低温ムーンタグシステムの設計,シミュレーション,および最初の運用について述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.22467440055334742
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Ionizing radiation has emerged as a potential limiting factor for superconducting quantum processors, inducing quasiparticle bursts and correlated errors that challenge fault-tolerant operation. Atmospheric muons are particularly problematic due to their high energy and penetration power, making passive shielding ineffective. Therefore, monitoring the real-time muon flux is crucial to guide the development of alternative error-correction or protection strategies. We present the design, simulation, and first operation of a cryogenic muon-tagging system based on Kinetic Inductance Detectors (KIDs) for integration with superconducting quantum processors. The system consists of two KIDs arranged in a vertical stack and operated at ~20 mK. Monte Carlo simulations based on Geant4 guided the prototype design and provided reference expectations for muon-tagging efficiency and accidental coincidences due to ambient $γ$-rays. We measured a muon-induced coincidence rate among the top and bottom detectors of (192 $\pm$ 9) $\times$ 10$^{-3}$ events/s, in excellent agreement with the Monte Carlo prediction. The prototype achieves a muon-tagging efficiency of about 90% with negligible dead time. These results demonstrate the feasibility of operating a muon-tagging system at millikelvin temperatures and open the path toward its integration with multi-qubit chips to veto or correct muon-induced errors in real time.
- Abstract（参考訳）: 電離放射線は超伝導量子プロセッサの潜在的な制限要因として現れ、準粒子バーストを誘導し、フォールトトレラントな動作に挑戦する相関エラーを発生させた。
大気中のミューオンは高エネルギーと浸透力のため特に問題があり、受動的遮蔽は効果がない。
したがって、リアルタイムミューオンフラックスのモニタリングは、代替のエラー補正や保護戦略の開発を導くために不可欠である。
超伝導量子プロセッサと統合するためのKID(Kineetic Inductance Detector)に基づく低温ミューオンタグシステムの設計,シミュレーション,および最初の動作について述べる。
システムは2基のKIDを垂直なスタックに配置し、約20mKで動作する。
Geant4をベースとしたモンテカルロシミュレーションはプロトタイプの設計をガイドし、周囲の$γ$-rayによるミューオンタグの効率と偶然の一致を期待した。
モンテカルロ予測とよく一致して, (192 $\pm$ 9) $\times$ 10$^{-3}$ event/s のミューオンによる一致率を測定した。
試作機は、ムーンタグの効率を90%程度、無視できないデッドタイムで達成している。
これらの結果は,ミリケルビン温度におけるミューオンタグシステムの実現可能性を示し,マルチキュービットチップとの統合に向けて,リアルタイムでミューオンによるエラーを拒否または修正する道を開いた。
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