通过磁场工程展示 transmon 量子比特的磁场鲁棒性并降低时间 T1 噪声
量子物理
2025-06-04 v1
摘要
超导 transmon 量子比特的相干性经常受到能量弛豫时间 (T1) 波动的破坏，限制了其在量子计算中的性能。虽然背景磁场可能对超导器件有害，但我们证明了捕获磁通量和外部施加的静磁场都可以抑制 T1 的时间波动，而不会显著降低其平均值或量子比特频率。使用三轴亥姆霍兹线圈系统，我们在冷却和运行期间施加了垂直于量子比特平面的校准磁场。值得注意的是，基于钽覆盖的铌 (Nb/Ta) 电容极板和铝基约瑟夫森结 的 transmon 量子比特，即使在高至 600 mG 的磁场中冷却，仍能保持接近 300 {\mu}s 的 T1 寿命。高达 600 mG 的捕获磁通量和高达 400 mG 的施加磁场均使 T1 波动降低了两倍以上，而更高的场强则导致相干性迅速退化。我们将这种稳定化归因于顺磁杂质的极化、捕获磁通量作为非平衡准粒子 (QPs) 阱的作用，以及涨落二能级系统 的部分饱和。这些发现挑战了磁场本质上是有害的传统观点，并引入了一种减轻超导量子比特噪声的策略，为实现更稳定和可扩展的量子系统提供了实用途径。
引用
@article{arxiv.2506.02187,
title = {Demonstrating magnetic field robustness and reducing temporal T1 noise in transmon qubits through magnetic field engineering},
author = {Bektur Abdisatarov and Tanay Roy and Daniel Bafia and Roman Pilipenko and Matthew Julian Dubiel and David van Zanten and Shaojiang Zhu and Mustafa Bal and Grigory Eremeev and Hani Elsayed-Ali and Akshay Murty and Alexander Romanenko and Anna Grassellino},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.02187},
year = {2025}
}