論文の概要: Adaptive Spectroscopy of Fast Two-Level-System Dynamics in Superconducting Qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.02086v1
- Date: Mon, 03 Aug 2026 11:44:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-04 15:07:25.513098
- Title: Adaptive Spectroscopy of Fast Two-Level-System Dynamics in Superconducting Qubits
- Title（参考訳）: 超伝導量子ビットにおける高速二層系ダイナミクスの適応分光
- Abstract要約: 寄生性2レベル系(TLS)欠陥は超伝導量子プロセッサにおけるエネルギー緩和と時間不安定の主要な原因である。
我々のサブ秒適応分光法は,数秒の特徴的な時間スケールでTLSのテレグラフスイッチングを明らかにする。
その結果、周波数誘起TLSダイナミクスの以前は到達不能な状態が明らかとなり、超伝導量子プロセッサのTLSを考慮したキャリブレーションとキャリブレーションが再定義された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.23977562853295534
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Parasitic two-level-system (TLS) defects are a major source of energy relaxation and temporal instability in superconducting quantum processors. Our sub-second adaptive spectroscopy reveals telegraphic switching of TLSs with a characteristic timescale of a few seconds and spectral diffusion with diffusivity $D \approx 0.9~\mathrm{MHz}^2/\mathrm{s}$. These timescales are about $3 \times 10^2$ times faster than what is observed in conventional nonadaptive spectroscopy, which typically requires hours of measurement time. We resolve such fast dynamics on a field-programmable gate array (FPGA)-based controller that enables measurement of frequency- and time-resolved relaxations with sub-second temporal resolution in flux-tunable superconducting qubits. We observe similar defect dynamics across multiple qubits in independently fabricated devices measured in different laboratories. We correlate TLS-induced fluctuations with gate-level errors using randomized benchmarking. Our results reveal a previously inaccessible regime of frequency-resolved TLS dynamics and redefine the timescales relevant to TLS-aware characterization and calibration of superconducting quantum processors.
- Abstract（参考訳）: 寄生性2レベル系(TLS)欠陥は超伝導量子プロセッサにおけるエネルギー緩和と時間不安定の主要な原因である。
我々のサブ秒適応分光法は、数秒の特徴的な時間スケールと拡散率$D \approx 0.9~\mathrm{MHz}^2/\mathrm{s}$のスペクトル拡散によるTLSのテレグラフスイッチングを明らかにする。
これらの時間スケールは従来の非適応分光法で観測される時間よりも10^2$(約3ドル)速い。
本研究では,フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)をベースとした制御系において,フラックスチューナブル超伝導量子ビットの時空間分解能による周波数及び時間分解緩和の測定を可能にする。
我々は、異なる研究室で測定された独立に作製された装置において、複数のキュービットにまたがる同様の欠陥ダイナミクスを観察する。
ランダム化ベンチマークを用いてTLSによる変動とゲートレベルの誤差を相関する。
以上の結果から,周波数分解TLSダイナミクスの既往の状況を明らかにし,超伝導量子プロセッサのTLS特性とキャリブレーションに関する時間尺度を再定義した。
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