Nadprzewodnikowi badacze kubitów: czy Twój TLS się porusza?

Mam układ nadprzewodzący z dziesiątkami kubitów, z których każdy można dostroić za pomocą strumienia prądu stałego.

Jednym z głównych zadań spójnej manipulacji kubitami jest znalezienie dobrych częstotliwości pracy na biegu jałowym i punktów operacyjnych dla zaplątanych bram. Wysiłek ten jest zakłócany przez systemy dwupoziomowe (TLS), które powodują szybki relaks energetyczny i sieją ogólne spustoszenie w spójnej manipulacji.

Spędziłem dużo czasu, szukając dobrego zestawu częstotliwości na biegu jałowym i punktów operacyjnych, cały czas rozważając lokalizację TLS, a potem pewnego dnia przyszedłem do laboratorium i oni się poruszali! Musiałem zacząć wszystko od nowa.

Chcę dowiedzieć się więcej o tym, w jaki sposób i dlaczego ruch TLS, oraz czy można być może kontrolować ruch. W ramach moich badań chcę sondować społeczność i zobaczyć, jakie są doświadczenia innych osób związane z tym problemem.

Częstotliwości rezonansowe TLS zmieniają się ze względu na ich interakcję z sąsiednim TLS, która zachodzi przez elektryczne oddziaływanie dipolowe lub miejscowe odkształcenie mechaniczne w materiale. Jeśli zaangażowany jest TLS o niskiej energii (poniżej kB * T), może on losowo zmienić swój stan z powodu aktywacji termicznej. Wynikająca z tego zmiana lokalnego pola elektrycznego lub odkształcenia może odstraszać także TLS przy wyższej energii, która znajduje się w zakresie strojenia qubit. Oto artykuł teoretyczny na ten temat: https://arxiv.org/abs/1503.01637

Proces ten nazywa się „dyfuzją spektralną” i prawdopodobnie można go uniknąć jedynie poprzez ulepszenie materiałów obwodów w celu zmniejszenia gęstości TLS (a zatem i interakcji). Ale nawet bez procesów termicznych TLS może zostać uwięziony w długowiecznej metastabilnej studni potencjału, z której ucieczka przez tunelowanie może potrwać godziny, dni, a nawet lata.

Częstotliwość detekcji TLS można kontrolować poprzez kontrolowanie obciążenia mechanicznego w próbce, patrz ten artykuł, który omawia także interakcje TLS: https://www.nature.com/articles/ncomms7182

Oto artykuł poglądowy, który podsumowuje efekty dekoherencji TLS w nadprzewodzących kubitach i rezonatorach: https://arxiv.org/abs/1705.01108