Peneliti qubit superkonduktor: Apakah langkah TLS Anda?

Saya memiliki sistem superkonduktor dengan puluhan qubit, yang masing-masing dapat disetel menggunakan fluks DC.

Salah satu tugas utama untuk manipulasi koheren dari qubit adalah untuk menemukan frekuensi pemalasan yang baik dan titik operasi untuk menjerat gerbang. Upaya ini dikacaukan oleh sistem dua tingkat (TLS), yang menyebabkan relaksasi energi yang cepat, dan mendatangkan kekacauan umum pada manipulasi yang koheren.

Saya menghabiskan banyak waktu untuk menemukan frekuensi pemalasan dan titik operasi yang baik, sambil mempertimbangkan lokasi TLS, dan kemudian suatu hari saya datang ke lab dan mereka telah berpindah tempat! Saya harus memulai dari awal lagi.

Saya ingin mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana dan mengapa TLS bergerak, dan apakah mungkin untuk mengendalikan gerakan. Sebagai bagian dari penelitian saya, saya ingin menyurvei komunitas dan melihat seperti apa pengalaman orang lain dengan masalah ini.

Frekuensi resonansi TLS berfluktuasi karena interaksinya dengan TLS yang berdekatan, yang terjadi melalui interaksi dipol listrik atau tekanan mekanis lokal pada material. Jika TLS dengan energi rendah (di bawah kB * T) terlibat, yang ini dapat mengubah keadaannya secara acak karena aktivasi termal. Perubahan yang dihasilkan dalam medan listrik lokal atau regangan dapat juga mendeteksi TLS pada energi yang lebih tinggi yang berada dalam rentang tala qubit. Berikut makalah teori tentang itu: https://arxiv.org/abs/1503.01637

Proses ini disebut 'difusi spektral' dan mungkin hanya dapat dihindari dengan meningkatkan bahan sirkuit untuk mengurangi kepadatan TLS (dan dengan demikian interaksi). Tetapi bahkan tanpa proses termal, TLS mungkin terperangkap dalam sumur metastabil yang tahan lama yang darinya melarikan diri dengan tunneling bisa memakan waktu berjam-jam, berhari-hari, atau bahkan bertahun-tahun.

TLS dapat di-detunkan dalam frekuensi dengan mengendalikan regangan mekanik dalam sampel, lihat makalah ini yang juga membahas interaksi TLS: https://www.nature.com/articles/ncomms7182

Inilah artikel ulasan yang merangkum efek dekoherensi dari TLS pada superkonduktor qubit dan resonator: https://arxiv.org/abs/1705.01108