超导量子电路中微观二能级缺陷的非局域与非马尔可夫效应
微观二能级系统(TLS)——固态量子器件中普遍存在的原子尺度缺陷——是量子比特退相干的主要来源,然而其作用往往被视为局域且短记忆的。该团队报道观测到一个相干TLS同时耦合到两个空间上分离的超导量子比特。该TLS被确定位于连接量子比特的可调耦合器中,从而能够通过耦合器频率实现对TLS-量子比特耦合强度的可控性——这一能力在以往研究中是缺失的。这种可调性使研究人员能够系统地探测TLS如何扭曲量子比特动力学,并在存在非马尔可夫TLS退相噪声的情况下重新审视退相干模型。这一点通过重构的TLS频率涨落 \(1/f\) 噪声谱得到证实,该谱跨越超过十个数量级(0.1 mHz — 1 MHz),揭示了离散涨落子的特征。量子过程层析成像进一步揭示了TLS诱导的关联量子比特动力学,凸显了长寿命TLS作为非马尔可夫性的有效来源。该工作的发现揭示了可扩展量子架构中一种此前被忽视的相互作用机制:嵌入耦合元件中的缺陷能够以可变影响同时影响多个量子比特。除了对系统表征和校准的直接意义外,这一情况为研究缺陷驱动的量子动力学、完善错误抑制策略以及推进可扩展量子技术的架构设计提供了强大的测试平台。

