Надпровідні дослідники кубітів: чи рухаєтесь ви TLS?

У мене надпровідна система з десятками кубітів, кожен з яких можна настроїти за допомогою потоку постійного струму.

Одним з головних завдань для узгодженого маніпулювання кубітами є пошук хороших частот холостого ходу та робочих точок для заплутування воріт. Ці зусилля бентежать дворівневими системами (TLS), які спричиняють швидке розслаблення енергії та викликають загальний хаос на цілісних маніпуляціях.

Я довгий час знаходив гарний набір частот холостого ходу і робочих точок, весь час розглядаючи місця TLS, а потім одного дня я зайшов у лабораторію, і вони переїхали! Мені довелося почати все заново.

Хочу дізнатися більше про те, як і чому рухатися TLS, і чи можливо, можливо, контролювати рух. У рамках свого дослідження я хочу опитати громаду та побачити, що таке досвід інших людей щодо цієї проблеми.

Резонансні частоти TLS коливаються внаслідок їх взаємодії з сусідньою TLS, що відбувається через електричну дипольну взаємодію або локальне механічне напруження в матеріалі. Якщо бере участь TLS з низькою енергією (нижче kB * T), він може змінити свій стан випадковим чином через теплову активацію. Внаслідок цього зміна локального електричного поля або напруги може призвести також до збільшення TLS при більш високій енергії, яка знаходиться в межах кубітної настройки. Ось теоретичний документ про це: https://arxiv.org/abs/1503.01637

Цей процес називається "спектральною дифузією", і, ймовірно, його можна уникнути лише вдосконаленням схемних матеріалів для зменшення щільності TLS (і, таким чином, взаємодій). Але навіть без термічних процесів TLS може бути захоплений у довгоживучому метастабільному колодязі, з якого врятування тунелем може зайняти години, дні чи навіть роки.

TLS можна зменшити за частотою, керуючи механічним деформацією у зразку, див. Цей документ, який також обговорює взаємодії TLS: https://www.nature.com/articles/ncomms7182

Ось оглядова стаття, яка узагальнює ефекти декогеренції від TLS на надпровідних кубітах та резонаторах: https://arxiv.org/abs/1705.01108