背景电离辐射引起的超导量子比特中的 TLS 动力学

超导量子比特的寿命必须既长又稳定，才能为量子计算提供充分基础。这种稳定性受到两能级系统（TLSs）的威胁，其目前是主导性损耗机制，表现出缓慢的谱动力学，在小时时间尺度上使量子比特寿命失稳。在毫秒时间尺度上稳定性同样受胁，近期发现电离辐射会引起相关多量子比特衰减爆发，使量子纠错复杂化。本文在一台 27 量子比特处理器上研究电离辐射与 TLS 动力学，将标准 transmon 量子比特重新用作辐射冲击与 TLS 动力学的传感器。与已有文献不同，我们观察到量子比特寿命对辐射冲击所产生的瞬态准粒子具有韧性。然而，我们也观察到这两类过程间的新相互作用——“TLS 扰乱”，即一次辐射冲击导致多个 TLS 在频率上跳变，我们认为这源于辐射冲击附近量子比特所感知的同一电荷重排。由于 TLS 扰乱使 TLS 移出或进入与量子比特的共振，量子比特寿命随之增减。因此，我们的发现将辐射确定为量子比特寿命波动的新成因，对表征并改进器件稳定性的工作具有意义。