論文の概要: Flux-noise-resilient transmon qubit via a doubly-connected gradiometric design
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.02137v1
- Date: Mon, 05 Jan 2026 14:07:40 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-06 16:25:23.165213
- Title: Flux-noise-resilient transmon qubit via a doubly-connected gradiometric design
- Title（参考訳）: Flux-noise-resilient transmon qubit by a doublely-connect gradiometric design
- Authors: J. B. Fu, Da-Wei Wang, B. Ren, Z. H. Yang, S. Hu, G. Y. Huang, S. H. Cao, D. D. Liu, X. F. Zhang, X. Fu, S. C. Xue, Y. G. Che, Yu-xi Liu, M. T. Deng, J. J. Wu,
- Abstract要約: ナノエアブリッジを組み込んで2つのループを繋ぐ2重接続のグラジオメトリックトランスモンを提示する。
この設計は完全な電気調整性を保持し、標準のX-モン制御と読み出しと完全に互換性がある。
また、磁気シールドを使わずとも、長期間の周波数安定性も良好である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.9569312312512213
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Frequency-tunable superconducting transmon qubits are a cornerstone of scalable quantum processors, yet their performance is often degraded by sensitivity to low-frequency flux noise. Here we present a doubly-connected gradiometric transmon (the ``8-mon") that incorporates a nano-airbridge to link its two loops. This design preserves full electrical tunability and remains fully compatible with standard X-mon control and readout, requiring no additional measurement overhead. The airbridge interconnect eliminates dielectric loss, which enables the 8-mon to achieve both energy relaxation times $T_{\rm 1}$ comparable to reference X-mons and, in the small flux-bias regime, a nearly threefold enhancement in Ramsey coherence time $T_{\rm 2}^*$. This improved $T_{\rm 2}^*$ reaches the same order as $T_{\rm 1}$ without employing echo decoupling. The device also exhibits superior long-term frequency stability even without any magnetic field shielding. We develop a spatially correlated flux-noise model whose simulations quantitatively reproduce the experimental coherence trends, revealing the coexistence of short- and long-correlation-length magnetic noise in the superconducting chip environment. By unifying high tunability with intrinsic flux-noise suppression through a robust geometric design, the 8-mon provides a practical pathway toward more coherent and stable superconducting quantum processors.
- Abstract（参考訳）: 周波数可変超伝導トランスモン量子ビットはスケーラブルな量子プロセッサの基盤であるが、その性能は低周波フラックスノイズに対する感度によって劣化することが多い。
ここでは2つのループを接続するためにナノエアブリッジを組み込んだ2重接続のグラジオメトリックトランスモン( ``8-mon)を提示する。
この設計は完全な電気調整性を保持し、標準のX-モン制御と読み出しと完全に互換性を持ち、追加の計測オーバーヘッドは不要である。
エアブリッジ相互接続は誘電損失を排除し、8モンは参照Xモンに匹敵するエネルギー緩和時間$T_{\rm 1}と、小さなフラックスバイアス状態においてラムゼーコヒーレンス時間$T_{\rm 2}^*$のほぼ3倍の拡張を達成できる。
この改善された$T_{\rm 2}^*$はエコーデカップリングを使わずに$T_{\rm 1}$と同じ順序に達する。
また、磁気シールドを使わずとも、長期間の周波数安定性も良好である。
本研究では,超伝導チップ環境における短・長相関長磁気ノイズの共存を明らかにするため,実験コヒーレンス傾向を定量的に再現する空間相関フラックスノイズモデルを開発した。
頑丈な幾何学的設計を通じて、内在的なフラックスノイズ抑制と高いチューナビリティを統一することにより、8-monはよりコヒーレントで安定した超伝導量子プロセッサへの実践的な経路を提供する。
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