Исследователи сверхпроводящего кубита: движется ли ваш TLS?

У меня есть сверхпроводящая система с десятками кубитов, каждый из которых может быть настроен с использованием потока постоянного тока.

Одна из главных задач для последовательного манипулирования кубитами - найти хорошие частоты холостого хода и рабочие точки для запутывающих ворот. Это усилие ограничивается двухуровневыми системами (TLS), которые вызывают быстрое ослабление энергии и наносят общий ущерб когерентным манипуляциям.

Я потратил много времени, чтобы найти хороший набор частот холостого хода и рабочих точек, все время рассматривая расположение TLS, а затем однажды я пришел в лабораторию, и они переехали! Я должен был начать все сначала.

Я хочу узнать больше о том, как и почему TLS движется, и возможно ли, возможно, контролировать движение. В рамках своего исследования я хочу опросить сообщество и посмотреть, на что похож опыт других людей с этой проблемой.

Резонансные частоты TLS колеблются из-за их взаимодействия с соседними TLS, которое происходит посредством электрического дипольного взаимодействия или локальной механической деформации в материале. Если задействован TLS с низкой энергией (ниже kB * T), он может случайно менять свое состояние из-за термической активации. Результирующее изменение локального электрического поля или деформации может также нарушать TLS при более высокой энергии, которая находится в пределах диапазона настройки кубита. Вот теоретический документ по этому вопросу: https://arxiv.org/abs/1503.01637

Этот процесс называется «спектральной диффузией», и его, вероятно, можно избежать только путем улучшения материалов схемы для уменьшения плотности TLS (и, следовательно, взаимодействия). Но даже без тепловых процессов TLS может быть захвачен в долгоживущей метастабильной потенциальной яме, из которой выход по туннелю может занять часы, дни или даже годы.

TLS можно отрегулировать по частоте, контролируя механическое напряжение в образце, см. Этот документ, в котором также обсуждаются взаимодействия TLS: https://www.nature.com/articles/ncomms7182

Вот обзорная статья, которая суммирует эффекты декогеренции от TLS на сверхпроводящих кубитах и ​​резонаторах: https://arxiv.org/abs/1705.01108