Dinámica de Recuperación de un Transmon con Brecha Ingenieril Después de una Ráfaga de Cuasipartículas

Área de la Ciencia:

• Computación cuántica
• Qubits superconductores
• Física del estado sólido

Sus antecedentes:

• La radiación ionizante crea ráfagas de cuasipartículas en qubits superconductores.
• Estas ráfagas degradan la coherencia del qubit, afectando la corrección de errores cuánticos.
• Los qubits transmon 3D con brecha ingenieril son una plataforma prometedora para la computación cuántica.

Objetivo del estudio:

• Investigar experimentalmente el impacto de la ingeniería de brechas en las ráfagas de cuasipartículas en qubits transmon 3D.
• Comprender los factores que limitan la efectividad de la ingeniería de brechas.
• Identificar estrategias para mitigar la decoherencia inducida por cuasipartículas.

Principales métodos:

• Monitorización continua de las transiciones del qubit para detectar ráfagas de cuasipartículas.
• Utilización de qubits transmon 3D con brecha ingenieril.
• Comparación de las tasas de detección de ráfagas en qubits con brecha ingenieril frente a qubits no diseñados.
• Análisis de la dinámica de termalización de cuasipartículas.

Principales resultados:

• La ingeniería de brechas redujo la tasa de detección de ráfagas de cuasipartículas en un factor de 5.
• La reducción observada fue significativamente menor de lo esperado teóricamente.
• Esta discrepancia se atribuyó a la lenta termalización de fonones en el chip.
• Se encontró que los tiempos de termalización de fonones eran órdenes de magnitud más largos de lo esperado.

Conclusiones:

• La ingeniería de brechas ofrece una mitigación parcial de las ráfagas de cuasipartículas en qubits superconductores.
• La lenta termalización de fonones es un cuello de botella crítico que limita la efectividad de la ingeniería de brechas.
• Abordar la dinámica de los fonones es crucial para mejorar la coherencia del qubit y la corrección de errores cuánticos.