論文の概要: Systematic Characterization of Transmon Qubit Stability with Thermal Cycling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.07522v1
• Date: Sat, 07 Feb 2026 12:37:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-10 20:26:24.666171
• Title: Systematic Characterization of Transmon Qubit Stability with Thermal Cycling
• Title（参考訳）: サーマルサイクルによるトランスモン量子安定性の系統的評価
• Authors: Cong Li, Zhaohua Yang, Xinfang Zhang, Zhihao Wu, Shichuan Xue, Mingtang Deng,
• Abstract要約: 4つの熱サイクルにまたがる1年以上にわたる27個の周波数可変トランスモニブル量子ビットの包括的経時的特性について述べる。 この結果は超伝導ハードウェアの安定性の明確な階層を確立した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.354603560586245
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The temporal stability and reproducibility of qubit parameters are critical for the long-term operation and maintenance of superconducting quantum processors. In this work, we present a comprehensive longitudinal characterization of 27 frequency-tunable transmon qubits spanning over one year across four thermal cycles. Our results establish a distinct hierarchy of stability for superconducting hardware. We find that the intrinsic device parameters determining the qubit frequency and the baseline energy relaxation times ($T_1$) exhibit high robustness against thermal stress, characterized by frequency deviations typically confined within 0.5\% and non-degraded coherence baselines. In stark contrast, the environmental variables, specifically the background magnetic flux offsets and the microscopic landscape of two-level system (TLS) defects, undergo a significant stochastic reconfiguration after each cycle. By employing frequency-dependent relaxation spectroscopy and a quantitative metric, the $T_1$ Spectral Topography Fidelity, we demonstrate that thermal cycling acts as a ``hard reset'' for the local defect environment. This process introduces a level of spectral randomization equivalent to thousands of hours of continuous low-temperature evolution. These findings confirm that while the fabrication quality is preserved, the specific noise realization is statistically distinct for each thermal cycle, necessitating automated recalibration strategies for large-scale quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 量子ビットパラメータの時間的安定性と再現性は、超伝導量子プロセッサの長期動作と保守に不可欠である。 本研究では,4つの熱サイクルにまたがる1年以上にわたる27個の周波数可変トランスモン量子ビットの包括的経時的特性について述べる。 この結果は超伝導ハードウェアの安定性の明確な階層を確立した。 内在デバイスパラメーターがクビット周波数とベースラインエネルギー緩和時間(T_1$)を決定すると、熱応力に対して高い堅牢性を示し、周波数偏差が0.5 %以内、非劣化コヒーレンスベースラインが特徴である。 対照的に、環境変数、特に背景磁束オフセットと2レベルシステム(TLS)欠陥の微視的景観は、各サイクル後にかなりの確率的再構成を行う。 周波数依存性緩和分光法と定量的な測定値(T_1$ Spectral Topography Fidelity)を用いることで,熱サイクルが局所欠陥環境の「ハードリセット」として働くことを示す。 このプロセスは、何千時間もの低温の連続的な進化に相当するスペクトルランダム化のレベルを導入する。 これらの結果から, 製造品質は保存されているものの, それぞれの熱サイクルごとに統計的に異なるため, 大規模量子系に対する自動再校正戦略が必要であることが確認された。

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