基于热循环的超导Transmon量子比特稳定性系统表征

量子比特参数的时间稳定性与可重复性对超导量子处理器的长期运行和维护至关重要。本研究通过对27个频率可调Transmon量子比特进行跨越四次热循环、为期一年的纵向表征,建立了超导硬件稳定性的明确层级结构。研究发现决定量子比特频率的本征器件参数与基线能量弛豫时间(T₁)对热应力具有高度鲁棒性——频率偏差通常控制在0.5%以内,且相干性基线未出现退化。与此形成鲜明对比的是,环境变量(特别是背景磁通偏移量与二能级系统缺陷的微观分布)在每次热循环后都会发生显著的随机重构。通过采用频率依赖的弛豫谱分析技术及定量指标"T₁谱形貌保真度",该团队证实热循环会对局部缺陷环境产生"硬重置"效应,其引发的频谱随机化程度相当于数千小时的连续低温演化。这些发现表明:虽然制造质量得以保持,但特定噪声模式在统计学上随每次热循环发生显著变化,这要求大规模量子系统必须采用自动重校准策略。

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提交arXiv: 2026-02-07 12:37

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