論文の概要: Microstructural Topology as a Prescriptor for Quantum Coherence: Towards A Unified Framework for Decoherence in Superconducting Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.03951v1
• Date: Sun, 05 Apr 2026 04:07:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-07 15:49:18.844735
• Title: Microstructural Topology as a Prescriptor for Quantum Coherence: Towards A Unified Framework for Decoherence in Superconducting Qubits
• Title（参考訳）: 量子コヒーレンスの規範としてのミクロ構造トポロジー:超伝導量子におけるデコヒーレンスの統一フレームワークを目指して
• Authors: Vinayak P. Dravid, Akshay A. Murthy, Peter Lim, Gabriel T. dos Santos, Ramandeep Mandia, James M. Rondinelli, Mark C. Hersam, Roberto dos Reis,
• Abstract要約: 超伝導トランスモン量子ビットにおけるデコヒーレンスのためのチャネルワイズ分離可能なフレームワークを開発した。 チャネル固有のミクロ構造状態変数は、デバイス形状とは独立に決定される。 幾何学に依存した結合関数は、表面化学によらず、場解から計算可能である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7500499611004169
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In superconducting quantum circuits, decoherence improvements are frequently obtained through process interventions that simultaneously modify surface chemistry, microstructural topology, and device geometry, leaving mechanistic attribution structurally underdetermined. Predictive materials engineering requires measurable structural statistics to be separated from geometry-dependent coupling coefficients into independently testable factors. We introduce the concept of classical and quantum microstructure. In that context, we formulate a channel-wise separable framework for decoherence in superconducting transmon qubits in which each loss channel is described by a reduced prescriptor. Here, a channel-specific microstructural state variable is determined independently of device geometry, and a geometry-dependent coupling functional is computable from field solutions without reference to surface chemistry. We derive this product form from a spatially resolved kernel representation and establish a perturbative separability criterion that defines the regime where independent variation of the variables is valid. The framework specifies five prescriptor classes for dominant loss pathways in transmon-class devices. Falsifiability is operationalized through a pre-committed 2x2 experimental protocol in which the variables must satisfy independent ratio checks within propagated uncertainty. A Minimum-Dataset Specification standardizes reporting for cross-laboratory inference. Part I establishes the conceptual and mathematical architecture; coordinated experimental validation is reserved for Part II.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子回路では、表面化学、ミクロ構造トポロジー、デバイス幾何学を同時に修正するプロセス介入によってデコヒーレンスの改善が頻繁に得られ、機械的属性は構造的に過小評価される。 予測材料工学は、幾何依存的な結合係数から独立にテスト可能な因子に分離するために測定可能な構造統計値を必要とする。 古典的および量子的ミクロ構造の概念を紹介する。 この文脈では、各損失チャネルを縮小プレプレプレプタで記述した超伝導トランスモン量子ビットにおけるデコヒーレンスのためのチャネルワイド分離可能なフレームワークを定式化する。 ここで、チャネル特異的なミクロ構造状態変数はデバイス幾何学とは独立に決定され、幾何学依存的な結合関数は表面化学によらず、場解から計算可能である。 この生成物は空間的に解決されたカーネル表現から導出し、変数の独立な変動が有効である状態を定義する摂動的分離性基準を確立する。 このフレームワークは、トランスモンクラスのデバイスにおいて、支配的な損失経路のための5つのプリメンタクラスを指定する。 Falsifiabilityは、変数が伝播不確実性の中で独立した比率チェックを満たさなければならない、事前コミットされた2x2実験プロトコルを介して運用される。 Minimum-Dataset Specificationは、クロスラボレーショナル推論のレポートを標準化する。 第1部は概念的および数学的アーキテクチャを確立し、第2部は協調的な実験検証が予約されている。

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