論文の概要: Modeling Energy Relaxation via Quantum Thermalization: A Superconducting Qubit Coupled to a Many-Body TLS System

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.13322v1
• Date: Wed, 04 Mar 2026 16:26:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-23 08:17:42.302689
• Title: Modeling Energy Relaxation via Quantum Thermalization: A Superconducting Qubit Coupled to a Many-Body TLS System
• Title（参考訳）: 量子熱化によるエネルギー緩和のモデル化:多体TLS系に結合した超伝導量子ビット
• Authors: Xue-Yi Guo,
• Abstract要約: 我々は、多体TLSシステムに結合した超伝導量子ビットの不可逆熱化駆動エネルギー緩和を数値シミュレーションする。 その結果、熱化はクォービットとTLS間のコヒーレントエネルギー交換を抑制することが示され、指数エネルギー崩壊が生じる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: While two-level systems (TLS) in superconducting qubits are known to introduce phonon-mediated energy dissipation channels, many-body TLS systems themselves can also act as a distinct dissipation channel whose effect on qubit energy relaxation remains to be explored. In this work, we model and numerically simulate the irreversible thermalization-driven energy relaxation of a superconducting qubit coupled to a many-body TLS system. Our numerical results show that thermalization suppresses coherent energy exchange between the qubit and TLS, resulting in exponential energy decay. The relaxation times scale as $T_1, T_2 \propto J^{-2}$, where $J$ denotes the qubit-TLS coupling strength. Moreover, $T_1$ is significantly affected by the internal coupling strength of the TLS system, the TLS frequency fluctuation rate, and the number of thermally excited TLS. This work provides a quantum thermalization perspective for understanding qubit energy relaxation and decoherence, with potential implications for decoherence scenarios in other open quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビットの2レベル系(TLS)はフォノンを介するエネルギーの放散チャネルを導入することが知られているが、多くのボディTLS系は、量子ビットのエネルギー緩和に対する影響を探求するための別の放散チャネルとしても機能する。 本研究では、多体TLS系に結合した超伝導量子ビットの可逆熱化駆動エネルギー緩和をモデル化し、数値シミュレーションする。 数値計算の結果, 熱化は量子ビットとTLS間のコヒーレントエネルギー交換を抑制し, 指数エネルギー崩壊を引き起こすことがわかった。 緩和時間は$T_1, T_2 \propto J^{-2}$で、$J$はqubit-TLS結合強度を表す。 さらに、T_1$はTLS系の内部結合強度、TLS周波数変動率、熱励起TLSの数に大きく影響を受ける。 この研究は、量子ビットエネルギー緩和とデコヒーレンスを理解するための量子熱化の観点を提供し、他のオープン量子系におけるデコヒーレンスシナリオに潜在的な意味を持つ。

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