論文の概要: A quasiparticle-protected superconducting qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.12227v1
• Date: Thu, 08 Oct 2026 16:12:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-10 02:36:54.153301
• Title: A quasiparticle-protected superconducting qubit
• Title（参考訳）: 準粒子保護超伝導量子ビット
• Abstract要約: 量子回路は、高エネルギー放射線と光場からの準粒子中毒に弱い。 ジョセフソン接合のギャップエンジニアリングは準粒子誘起緩和を抑制する。 準粒子のエネルギーランドスケープがジャンクションを超えると、量子ビットのレジリエンスが大幅に向上することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Superconducting quantum circuits underpin large-scale quantum processors and are increasingly interfaced with optical systems, yet they are vulnerable to quasiparticle poisoning from high-energy radiation and optical fields. Gap engineering of Josephson junctions suppresses quasiparticle-induced relaxation, but quasiparticles near the junction can still shift the qubit frequency and cause phase errors. Here, we extend gap engineering beyond the junction using a flux-tunable transmon with a gold-on-niobium ground plane and island and strongly gap-engineered aluminum junctions designed to keep quasiparticles away from the junction leads. Compared with an all-aluminum transmon with nominally identical junctions, we demonstrate that the niobium device withstands more than an order of magnitude higher near-infrared optical power before excess relaxation appears. The Nb transmon shows no resolvable quasiparticle-induced frequency shift over the same power range. At the same time, we observe that dephasing and state-preparation-and-measurement infidelity increase with optical power even while relaxation remains protected. These results suggest that engineering the quasiparticle energy landscape beyond the junction can substantially increase qubit resilience, not only to radiation-induced error bursts, but also to nearby optical fields.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子回路は、大規模量子プロセッサの基盤となり、光システムとの相互作用がますます進んでいるが、高エネルギー放射線や光磁場による準粒子中毒に弱い。 ジョセフソン接合のギャップ工学は準粒子による緩和を抑制するが、接合付近の準粒子は依然としてクォービット周波数をシフトさせ、位相誤差を引き起こす。 ここでは,金オンニオブ面と島を有するフラックス可変トランスモンと,準粒子を接合部から遠ざけるように設計されたアルミニウム接合を用いて,接合部を超えてギャップ工学を拡張する。 また,全アルミニウムトランスモンと名目上は同じ接合を持つ場合と比較して,過度な緩和が起こる前に,ニオブデバイスは1桁以上の高次近赤外光パワーに耐えることを示した。 Nbトランスモンは、同じパワー範囲上での可溶性準粒子誘起の周波数シフトを示さない。 同時に, 緩和が守られつつも, 光力による劣化と状態調整の不忠実度の増加が観察された。 これらの結果は、準粒子のエネルギーランドスケープは、放射線による誤差バーストだけでなく、近傍の光学場に対しても、クビットレジリエンスを大幅に向上させることができることを示唆している。

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