論文の概要: Frequency-resolved decoherence spectroscopy of a semiconductor charge qubit coupled to a high-impedance resonator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.09722v1
- Date: Mon, 08 Jun 2026 16:46:11 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-09 14:42:07.566322
- Title: Frequency-resolved decoherence spectroscopy of a semiconductor charge qubit coupled to a high-impedance resonator
- Title（参考訳）: 高周波共振器に結合した半導体電荷量子ビットの周波数分解脱コヒーレンス分光
- Abstract要約: 本研究では、GaAs二重量子ドット電荷量子ビットを周波数可変SQUIDアレイ共振器に容量結合したハイブリッド回路量子力学アーキテクチャについて検討する。
時間分解測定により、緩和と純粋脱落過程を解き、異なるデコヒーレンス状態をキュービット周波数の関数として識別することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.01613331256689157
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Superconducting resonators coupled to semiconductor quantum dots provide a powerful platform to investigate light-matter interaction and decoherence mechanisms in solid-state quantum systems. Here we study a hybrid circuit quantum electrodynamics architecture consisting of a GaAs double-quantum-dot charge qubit capacitively coupled to a high-impedance, frequency-tunable SQUID-array resonator. By tuning the qubit transition frequency over the range $ω_\mathrm{q}/2π\sim 3$-$6$ GHz, we perform frequency-resolved decoherence spectroscopy of the charge qubit across a broad energy window. Time-resolved measurements enable us to disentangle relaxation and pure dephasing processes and to identify distinct decoherence regimes as a function of qubit frequency. We find that at lower frequencies ($\leq 4.5$ GHz) dephasing dominates the qubit linewidth, whereas at higher frequencies energy relaxation becomes the leading contribution. The measured frequency dependence of the relaxation rate exhibits a cubic scaling, consistent with charge-qubit decay dominated by coupling to a piezoelectric phonon bath and providing frequency-resolved access to the corresponding phonon-induced spectral density. Our results show that hybrid semiconductor--superconducting circuits can serve as sensitive spectroscopic tools to probe microscopic decoherence mechanisms relevant for a wide range of hybrid quantum devices.
- Abstract（参考訳）: 半導体量子ドットに結合した超伝導共振器は、固体量子系の光-物質相互作用とデコヒーレンス機構を研究する強力なプラットフォームを提供する。
本稿では、GaAs二重量子ドット電荷量子ビットを高インピーダンス・周波数可変SQUIDアレイ共振器に容量結合したハイブリッド回路量子力学アーキテクチャについて検討する。
量子ビット遷移周波数を$ω_\mathrm{q}/2π\sim 3$-$6$ GHz の範囲で調整することにより、電荷量子ビットの周波数分解脱コヒーレンス分光を広いエネルギーウィンドウにわたって行う。
時間分解測定により、緩和と純粋脱落過程を解き、異なるデコヒーレンス状態をキュービット周波数の関数として識別することができる。
より低い周波数(\leq 4.5$ GHz)では、劣化がクォービット線幅を支配しているのに対し、高い周波数ではエネルギー緩和が主要な寄与となっている。
緩和速度の測定周波数依存性は、圧電体フォノン浴とのカップリングに支配される電荷量子ビット崩壊と整合し、対応するフォノン誘起スペクトル密度への周波数分解アクセスを与える立方体スケーリングを示す。
以上の結果から, ハイブリッド半導体超伝導回路は, 広範囲のハイブリッド量子デバイスに関連する顕微鏡デコヒーレンス機構を探索するための高感度分光ツールとして機能することが示唆された。
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