論文の概要: Coherence Limits in Interference-Based cos(2$\varphi$) Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.10209v1
• Date: Thu, 15 Jan 2026 09:18:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-16 19:43:19.074624
• Title: Coherence Limits in Interference-Based cos(2$\varphi$) Qubits
• Title（参考訳）: 干渉型cos(2$\varphi$)量子におけるコヒーレンス限界
• Authors: S. Messelot, A. Leblanc, J. -S. Tettekpoe, F. Lefloch, Q. Ficheux, J. Renard, É. Dumur,
• Abstract要約: 超伝導ループにおける2つのジョセフソン要素間の干渉に基づくパリティ保護された$cos(2varphi)$ qubits。 単一ループを用いた$cos (2varphi)$電位の量子ビット実装は、SQUID幾何における2つの多重調和ジョセフソン接合として同一ハミルトニアンによって記述できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We investigate the coherence properties of parity-protected $\cos(2\varphi)$ qubits based on interferences between two Josephson elements in a superconducting loop. We show that qubit implementations of a $\cos(2\varphi)$ potential using a single loop, such as those employing semiconducting junctions, rhombus circuits, flowermon and KITE structures, can be described by the same Hamiltonian as two multi-harmonic Josephson junctions in a SQUID geometry. We find that, despite the parity protection arising from the suppression of single Cooper pair tunneling, there exists a fundamental trade-off between charge and flux noise dephasing channels. Using numerical simulations, we examine how relaxation and dephasing rates depend on external flux and circuit parameters, and we identify the best compromise for maximum coherence. With currently existing circuit parameters, the qubit lifetime $T_1$ can exceed milliseconds while the dephasing time $T_\varphi$ remains limited to only a few microseconds due to either flux or charge noise. Our findings establish practical limits on the coherence of this class of qubits and raise questions about the long-term potential of this approach.
• Abstract（参考訳）: 超伝導ループにおける2つのジョセフソン素子間の干渉に基づくパリティ保護された$\cos(2\varphi)$ qubitsのコヒーレンス特性について検討する。 半導電性ジャンクション、ロンバス回路、フラワーモン、KITE構造などの単一ループを用いた$\cos(2\varphi)$ポテンシャルの量子ビット実装は、SQUID幾何における2つの多重調和ジョセフソン接合と同じハミルトニアンで記述できることを示す。 単一クーパー対トンネルの抑制によるパリティ保護にもかかわらず、電荷とフラックスノイズの除去チャネルの間には基本的なトレードオフが存在することがわかった。 数値シミュレーションを用いて, 緩和速度と劣化速度が外部フラックスと回路パラメータにどのように依存するかを検証し, 最大コヒーレンスに最適な妥協点を同定する。 現在存在する回路パラメータでは、キュービット寿命$T_1$はミリ秒を超えるが、デフォーカス時間$T_\varphi$はフラックスまたはチャージノイズのために数マイクロ秒に制限されている。 本研究は, この種の量子ビットのコヒーレンスに関する実用的限界を確立し, このアプローチの長期的可能性に関する疑問を提起する。

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