論文の概要: Experimental realization of a $\cos(2\varphi)$ transmon qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.13114v1
• Date: Fri, 13 Mar 2026 16:10:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-16 17:38:12.173965
• Title: Experimental realization of a $\cos(2\varphi)$ transmon qubit
• Title（参考訳）: $\cos(2\varphi)$transmon qubitの実験的実現
• Authors: Erwan Roverc'h, Alvise Borgognoni, Marius Villiers, Kyrylo Gerashchenko, W. Clarke Smith, Christopher Wilson, Benoit Douçot, Alexandru Petrescu, Philippe Campagne-Ibarcq, Zaki Leghtas,
• Abstract要約: 島は、クーパーペアのペアを選択的に送信するトンネル要素を介して地面に投げ出されます。 対向するクーパー対ペアパリティの状態を13.6mathrmMHz$で2倍にすることができる。 我々は、コヒーレント量子ビット制御、シングルショット読み出し、量子ジャンプの解決を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 30.627193200398082
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Superconducting circuits with embedded symmetries are good candidates to robustly protect quantum information from dominant error channels. The $\cos(2\varphi)$ qubit, consisting of an island shunted to ground through a tunneling element that selectively transmits pairs of Cooper pairs, leverages charge-parity symmetry to protect from charge-induced errors. In this experiment, we observe a doublet of states of opposite Cooper-pair parity split by $13.6~\mathrm{MHz}$. Operating in a soft-transmon regime, this splitting is two orders of magnitude smaller than in previous implementations, pushing charge-induced losses well beyond the measured coherence times. Despite the low transition frequency, we demonstrate coherent qubit control, single-shot readout, and resolve quantum jumps. Charge protection of the qubit is evidenced by a $100-$fold suppression of the island charge matrix element compared to the unprotected plasmon transition, placing dielectric loss limits above $10~\mathrm{ms}$. The measured $T_1 = 70~μ\mathrm{s}$ and $T_2^\mathrm{echo}= 2.5~μ\mathrm{s}$ are instead limited by $1/f$ flux noise in the tunnelling element's loop. This experiment shows that pushing Cooper-pair pairing in the transmon regime sets high limits on charge-induced losses while preserving coherent control and single-shot readout of the low-frequency qubit. We identify flux noise as the dominant remaining limitation, calling for gradiometric designs or novel $4e$-tunneling elements.
• Abstract（参考訳）: 埋め込み対称性を持つ超伝導回路は、支配的なエラーチャネルから量子情報を堅牢に保護するよい候補である。 $\cos(2\varphi)$ qubit(英語版)は、クーパー対を選択的に伝達するトンネル要素を通して地上に投げ込まれた島から成り、電荷-パリティ対称性を利用して電荷誘起誤差から保護する。 この実験では、対向するクーパー対ペアパリティの状態を13.6~\mathrm{MHz}$で2倍にすることができる。 ソフトトランスモン方式では、この分割は以前の実装よりも2桁小さく、測定されたコヒーレンス時間を超えて電荷による損失をかなり押し下げる。 遷移周波数が低いにもかかわらず、コヒーレント量子ビット制御、単発読み出し、量子ジャンプの解決を実証する。 クビットの電荷保護は、保護されていないプラズモン転移と比較して、アイランド電荷行列要素の100ドル倍の抑制によって証明され、誘電損失限界は10〜\mathrm{ms}$を超える。 測定された$T_1 = 70~μ\mathrm{s}$と$T_2^\mathrm{echo}=2.5~μ\mathrm{s}$は、トンネル要素のループにおける1/f$のフラックスノイズによって制限される。 この実験は、コヒーレント制御と低周波量子ビットのシングルショット読み出しを保ちながら、トランスモン系におけるクーパーペアペアのプッシュが電荷誘起損失に高い制限を設定することを示した。 フラックスノイズは, グラディオメトリックな設計や新しい4e$チューンリング要素を要求され, 残差が支配的である。

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