Các nhà nghiên cứu qubit siêu dẫn: Do di chuyển của TLS của bạn?

Tôi có một hệ thống siêu dẫn với hàng chục qubit, mỗi qubit có thể được điều chỉnh bằng thông lượng DC.

Một trong những nhiệm vụ chính để thao tác mạch lạc của các qubit là tìm tần số không tải tốt và các điểm vận hành cho các cổng vướng víu. Nỗ lực này bị giới hạn bởi các hệ thống hai cấp độ (TLS), gây ra sự thư giãn năng lượng nhanh chóng, và gây ra sự tàn phá chung về thao tác mạch lạc.

Tôi đã dành một khoảng thời gian dài để tìm ra một tập hợp tốt các tần số và điểm hoạt động, trong khi xem xét các vị trí của TLS, và rồi một ngày tôi đến phòng thí nghiệm và họ đã di chuyển xung quanh! Tôi phải bắt đầu lại từ đầu.

Tôi muốn tìm hiểu thêm về cách thức và lý do di chuyển của TLS và liệu có thể kiểm soát chuyển động hay không. Là một phần trong nghiên cứu của tôi, tôi muốn thăm dò ý kiến ​​cộng đồng và xem trải nghiệm của người khác với vấn đề này là như thế nào.

Tần số cộng hưởng của TLS dao động do tương tác của chúng với TLS lân cận, xảy ra thông qua tương tác lưỡng cực điện hoặc biến dạng cơ học cục bộ trong vật liệu. Nếu một TLS ở mức năng lượng thấp (dưới kB * T) có liên quan, thì điều này có thể thay đổi trạng thái ngẫu nhiên do kích hoạt nhiệt. Sự thay đổi kết quả trong điện trường hoặc biến dạng cục bộ có thể làm mất cả TLS ở mức năng lượng cao hơn trong phạm vi điều chỉnh qubit. Đây là một bài viết lý thuyết về điều đó: https://arxiv.org/abs/1503.01637

Quá trình này được gọi là "khuếch tán quang phổ" và có lẽ chỉ có thể tránh được bằng cách cải thiện vật liệu mạch để giảm mật độ TLS (và do đó tương tác). Nhưng ngay cả khi không có các quá trình nhiệt, một TLS có thể bị mắc kẹt trong một tiềm năng có thể di chuyển lâu dài mà việc thoát ra bằng đường hầm có thể mất hàng giờ, nhiều ngày hoặc thậm chí nhiều năm.

TLS có thể được giảm tần số bằng cách kiểm soát biến dạng cơ học trong mẫu, xem bài viết này cũng thảo luận về tương tác TLS: https://www.nature.com/articles/ncomms7182

Dưới đây là một bài viết đánh giá tóm tắt các hiệu ứng trang trí từ TLS trên các qubit và cộng hưởng siêu dẫn: https://arxiv.org/abs/1705.01108