源于相干量子相位滑移的 Fluxonium 量子比特退相
量子物理
2024-10-07 v2 介观与纳米尺度物理
超导电性
摘要
相位滑移发生在所有约瑟夫森结 中，且其发生率随结的阻抗增加而增大。在由 JJ 阵列超电感器组成的超导量子比特（如 fluxonium）中，阵列中的相位滑移可导致退相干。特别地，单个阵列结处的相位滑移过程可以发生相干干涉，每个过程具有一个依赖于阵列岛偏置电荷的 Aharonov--Casher 相位。这些相干量子相位滑移 以微扰方式改变了量子比特频率，因此阵列岛上的电荷噪声将导致退相。通过改变阵列结的阻抗，我们设计了一组 fluxonium 量子比特，其中 JJ 阵列内的预期相位滑移率改变了几个数量级。我们表征了这些量子比特的相干时间，并证明了 CQPS 诱导的退相率标度与我们的理论模型一致。此外，我们对分别处于 CQR 主导和磁通噪声主导机制下的两个量子比特进行了噪声谱学。我们发现与 CQPS 退相相关的噪声功率谱在低频下表现为无特征，且不呈 。数值模拟表明，这种行为与阵列内电荷宇称涨落产生的电荷噪声相一致。我们的发现广泛地为 JJ 阵列设计权衡提供了信息，这与采用 JJ 阵列超电感器的众多超导量子比特设计相关。
引用
@article{arxiv.2404.02989,
title = {Dephasing in Fluxonium Qubits from Coherent Quantum Phase Slips},
author = {Mallika T. Randeria and Thomas M. Hazard and Agustin Di Paolo and Kate Azar and Max Hays and Leon Ding and Junyoung An and Michael Gingras and Bethany M. Niedzielski and Hannah Stickler and Jeffrey A. Grover and Jonilyn L. Yoder and Mollie E. Schwartz and William D. Oliver and Kyle Serniak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.02989},
year = {2024}
}