論文の概要: Quantum environment afterglow from broadband excitation spectroscopy in superconducting qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.31280v1
• Date: Fri, 25 Sep 2026 13:52:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-28 18:27:51.413642
• Title: Quantum environment afterglow from broadband excitation spectroscopy in superconducting qubits
• Title（参考訳）: 超伝導量子ビットにおけるブロードバンド励起分光による量子環境の追従
• Abstract要約: 時間分解ブロードバンド励起分光法は、寒冷領域に分散したクォービット励起スペクトルを明らかにする。 このデータから、長寿命TLSはキュービット環境に固有のものであり、多くのキュービット動作サイクルに持続する励起を引き起こす可能性が示唆された。 提案手法により、フォールトトレラント量子計算における長寿命TLSの隠れた部分の同定と回避が可能となる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.2419996885033735
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Understanding the qubit environment is central to fault-tolerant superconducting quantum computation. Characterization typically relies on relaxation, leaving excitation largely underexplored. Here, we access this information with time-resolved broadband excitation spectroscopy. The resulting qubit excitation spectrum reveals a highly structured landscape, interspersed with cold regions. Combined with postselection, this technique enables full reconstruction of the noise power spectral density (PSD) and separates quantum from classical noise. With feed-forward, it exposes long-lived two-level-systems (TLSs), whose relaxation times span tens of microseconds to milliseconds - uncovering an intrinsic link between the qubit-TLS coupling and TLS relaxation. The data suggest that the long-lived TLSs are intrinsic to the qubit environment, and can cause excitation that lasts for many qubit operation cycles. Consequently, the environment retains a memory of prior dynamics, and properties like gate fidelity become non-Markovian and protocol-dependent. The presented approach enables identifying and bypassing the hidden roadblocks formed by long-lived TLSs in fault-tolerant quantum computation.
• Abstract（参考訳）: 量子ビット環境を理解することは、フォールトトレラント超伝導量子計算の中心である。 キャラクタリゼーションは一般的に緩和に依存しており、励起はほとんど探索されていない。 ここでは、この情報を時間分解ブロードバンド励起分光法を用いてアクセスする。 その結果、クォービット励起スペクトルは、寒冷地と交差する高度に構造化された景観を示す。 ポストセレクションと組み合わせることで、ノイズパワースペクトル密度(PSD)の完全な再構成を可能にし、古典的なノイズから量子を分離する。 フィードフォワードでは、長い寿命の2レベルシステム(TLS)が公開され、その緩和時間は数ミリ秒から数ミリ秒にまたがる。 このデータから、長寿命TLSはキュービット環境に固有のものであり、多くのキュービット動作サイクルに持続する励起を引き起こす可能性が示唆された。 その結果、環境は以前のダイナミクスのメモリを保持し、ゲートフィデリティのような特性はマルコフ的でプロトコルに依存しないものとなる。 提案手法は、フォールトトレラント量子計算において、長寿命TLSによって形成される隠れ道路ブロックを特定し、バイパスすることを可能にする。

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