通过优化材料、工艺与电路设计在片上超导量子存储器中实现毫秒级相干时间突破
量子物理
2023-09-18 v2
摘要
近几十年来，用于量子计算的自旋超导量子电路的性能取得了巨大进步；然而，对弛豫机制的全面理解尚不存在。在这项工作中，我们采用多模式方法来表征超导量子电路中的能量损耗，旨在通过材料、工艺和电路设计优化来预测器件性能并改善相干性。使用该方法，我们通过采用钽基材料平台和退火蓝宝石衬底，测量到表面和体介电损耗的显著降低。基于这一认识，我们预测并实验验证了铝基和钽基transmon量子比特的弛豫时间。我们还优化了器件几何结构，以在同轴隧道架构内最大化相干性，并实现了单光子Ramsey时间为2.02.7 ms的片上量子存储器，其受限于1.01.4 ms的能量弛豫时间。据我们所知，这是片上量子存储器中所实现的最高相干性，并展示了向具有可重复高相干性的玻色子量子比特的更模块化、更紧凑的同轴电路架构的迈进。
引用
@article{arxiv.2308.15539,
title = {Surpassing millisecond coherence times in on-chip superconducting quantum memories by optimizing materials, processes, and circuit design},
author = {Suhas Ganjam and Yanhao Wang and Yao Lu and Archan Banerjee and Chan U Lei and Lev Krayzman and Kim Kisslinger and Chenyu Zhou and Ruoshui Li and Yichen Jia and Mingzhao Liu and Luigi Frunzio and Robert J. Schoelkopf},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.15539},
year = {2023}
}
备注
Updated submission 23/09/14: corrected grant number under Acknowledgements