通过磁场工程设计展示跨mon量子比特的磁场稳健性并降低时域T1噪声

超导transmon量子比特的相干性常因能量弛豫时间(T1)的波动而受到干扰,这限制了它们在量子计算中的性能。虽然背景磁场可能对超导器件有害,但该研究团队证实:无论是俘获磁通还是外部施加的静态磁场,都能抑制T1的时间波动性,且不会显著降低其平均值或量子比特频率。研究人员使用三轴亥姆霍兹线圈系统,在制冷和运行期间施加了垂直于量子比特平面的校准磁场。值得注意的是,基于钽封端铌(Nb/Ta)电容极板和铝基约瑟夫森结的transmon量子比特,即使在600毫高斯的高场强下冷却,仍能保持接近300微秒的T1寿命。当俘获磁通达600毫高斯或施加场强达400毫高斯时,T1波动均减少了超过50%,但更高场强会导致相干性迅速劣化。该工作将这种稳定效应归因于:顺磁杂质的极化、俘获磁通作为非平衡准粒子(QPs)陷阱的作用,以及波动两能级系统(TLSs)的部分饱和。这些发现挑战了“磁场必然有害”的传统认知,并提出了一种抑制超导量子比特噪声的新策略,为实现更稳定、可扩展的量子系统提供了实用路径。

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