論文の概要: Coherence limitations of a Fourier-engineered $\cos(2\varphi)$ transmon qubit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.06372v1
- Date: Thu, 07 May 2026 14:50:52 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-08 22:27:11.9189
- Title: Coherence limitations of a Fourier-engineered $\cos(2\varphi)$ transmon qubit
- Title（参考訳）: フーリエ工学による$\cos(2\varphi)$transmon qubitのコヒーレンス制限
- Authors: Nataliia K. Zhurbina, Siddharth Singh, Lukas J. Splitthoff, Eugene Y. Huang, Figen Yilmaz, A. Mert Bozkurt, Christian Kraglund Andersen,
- Abstract要約: 本質的に保護された超伝導量子ビットは、コヒーレンス時間を強化し、量子コンピューティングの応用に向けてハードウェアを前進させる、有望な経路である。
多接合超伝導回路におけるエネルギー相関係をフーリエ工学により実験的に実現した。
同様のエネルギースペクトルと雑音振幅を持つフラクソニウム量子ビットは、フラックスノイズの影響を受けにくく、干渉による保護スキームの鍵となる課題を浮き彫りにする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.77745925062582
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Intrinsically protected superconducting qubits are a promising route toward enhancing coherence times and advancing hardware towards applications in quantum computing. The $\cos(2\varphi)$ qubit achieves protection against qubit relaxation by allowing only the coherent tunneling of pairs of Cooper pairs, resulting in Cooper-pair parity symmetry and thereby suppressing charge-induced errors. In this work, we experimentally realize a $\cos(2\varphi)$ qubit by Fourier engineering the energy-phase relation in a multi-junction superconducting circuit. Using an interference-based architecture, we are able to suppress the odd harmonics of an effective qubit potential and we observe good agreement between the measured transition spectrum and the effective theoretical model. We further investigate the energy relaxation time as a function of external flux and find that the qubit lifetime at the flux symmetry point is limited by $1/f$ flux noise. This strong sensitivity arises from residual fluctuations in the first harmonic, which possesses a large prefactor despite being nominally canceled. In contrast, a fluxonium qubit with a similar energy spectrum and noise amplitude is less affected by flux noise, highlighting a key challenge for interference-based protection schemes.
- Abstract（参考訳）: 本質的に保護された超伝導量子ビットは、コヒーレンス時間を強化し、量子コンピューティングの応用に向けてハードウェアを前進させる、有望な経路である。
$\cos(2\varphi)$ qubit は、クーパー対のコヒーレントトンネルのみを許し、クーパー対パリティ対称性を生じさせ、電荷誘起誤差を抑制することで、クォービット緩和に対する保護を達成する。
本研究では、フーリエ工学により、多接合超伝導回路におけるエネルギー相関係を実験的に実現した。
干渉に基づくアーキテクチャを用いて、実効量子ビットポテンシャルの奇調和を抑えることができ、測定された遷移スペクトルと実効理論モデルとの良好な一致を観察する。
さらに, 外部フラックスの関数としてのエネルギー緩和時間について検討し, フラックス対称性点におけるキュービット寿命が1/f$フラックスノイズによって制限されることを見出した。
この強い感度は、名目上はキャンセルされているにもかかわらず大きなプレファクタを持つ第1高調波の残留変動から生じる。
対照的に、同様のエネルギースペクトルと雑音振幅を持つフラクソニウム量子ビットは、フラックスノイズの影響を受けにくく、干渉による保護スキームの鍵となる課題を浮き彫りにする。
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