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三维传输子量子比特的退相干参数表征

赵虎 李铁夫 刘其春 张颖珊 刘建设 陈炜

三维传输子量子比特的退相干参数表征

赵虎, 李铁夫, 刘其春, 张颖珊, 刘建设, 陈炜
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  • 超导量子比特的退相干时间是决定超导量子计算能否实现的重要指标之一. 文章以三维传输子量子比特(3D transmon)为研究对象, 在氧化硅衬底上制备了三维传输子量子比特, 并在超低温下(10 mK), 采用拉比振荡(Rabi oscillation)、能量弛豫(energy relaxation)、 拉姆齐条纹(Ramsey fringe)、自旋回波(spin echo)的方法, 对其进行了详细的退相干时间常数表征. 结果显示该量子比特的退相干时间在几百纳秒. 根据几种退相干时间的关系进行计算, 可以看出, 低频噪声目前不是影响量子比特退相干的最主要因素, 而氧化硅中的缺陷可能是样品退相干时间的主要瓶颈.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2011CBA00304)和国家自然科学基金(批准号:60836001,61174084,61106121,U1330201)资助的课题.
    [1]

    You J Q, Nori F 2005 Phys. Today 58 42

    [2]

    You J Q, Nori F 2011 Nature 474 589

    [3]

    Charke J, Wilhelm F K 2008 Nature 453 1031

    [4]

    Zhao H, Li T F, Liu J S, Chen W 2012 Acta Phys. Sin. 61 154214 (in Chinese) [赵虎, 李铁夫, 刘建设, 陈炜 2012 物理学报 61 154214]

    [5]

    Zhong Y P, Li C Y, Wang H H, Chen Y 2013 Chin. Phys. B 22 110313

    [6]

    Nakamura Y, Pashkin Y A, Tsai J S 1999 Nature 398 786

    [7]

    Mooij J E, Orlando T P, Leviotv L, Tian L, Van D W, Lloyd S 1999 Science 285 1036

    [8]

    Friedman J R, Patel V, Chen W, Tolpygo S K, Lukens J E 2000 Nature 406 43

    [9]

    Martinis J M, Nam S, Aumentado J, Urbina C 2002 Phys. Rev. Lett. 89 117901

    [10]

    Wallraff A, Schuster D I, Blais A, Frunzlo L, Huang R S, Majer J, Kumar S, Girvin S M, Schoelkopf R J 2004 Nature 431 162

    [11]

    Blais A, Huang R S, Wallraff A, Girvin S M, Schoelkopf R J 2004 Phys. Rev. A 69 062320

    [12]

    Koch J, Yu T M, Gambetta J, Houck A A, Schuster D I, Majer J, Blais A, Devoret M H, Girvin S M, Schoelkopf R J 2007 Phys. Rev. A 76 2007

    [13]

    Zhao N, Liu J S, Li T F, Chen W 2013 Acta Phys. Sin. 62 010301 (in Chinese) [赵娜, 刘建设, 李铁夫, 陈炜 2013 物理学报 62 010301]

    [14]

    Majer J, Chow J M, Gambetta J M, Koch J, Johnson B R, Schreier J A, Frunzio L, Schuster D I, Houck A A, Wallraff A, Blais A, Devoret M H, Girvin S M, Schoekopf R J 2007 Nature 449 443

    [15]

    Paik H, Schuster D I, Bishop L S, Kirchmair G, Gatelani G, Sears A P, Johnson B R, Reagor M J, Frunzio L, Glazman L I, Girvin S M, Devoret M H, Schoelkopf R J 2011 Phys. Rev. Lett. 107 240501

    [16]

    Rigetti C, Gambetta J M, Poletto S, Plourde B L T, Chow J M, Corcoles A D, Smolin J A, Merkel S T, Rozen J R, Keefe G A, Rothwell M B, Ketchen M B, Steffen M 2012 Phys. Rev. B (Rapid Commun) 86 100506

    [17]

    Chen W, Bennett D A, Patel V, Luken J E 2008 Supercond. Sci. Technol. 21 075013

    [18]

    Chang J B, Vissers M R, Corcoles A D, Sandberg M, Gao J S, Abraham D W, Chow J M, Gambetta J M, Rothwell M B, Keefe G A, Steffen M, Pappas D P 2013 Appl. Phys. Lett. 103 012602

    [19]

    Martinis J M, Devoret M H, Clarke J 1987 Phys. Rev. B 35 4682

    [20]

    Vion D, Aassime A, Cottet A, Joyez P, Pothier H, Urbina C, Esteve D, Devoret M H 2002 Science 296 886

    [21]

    Faoro L, Ioffe L B 2012 Phys. Rev. Lett. 109 157005

    [22]

    Sun G Z, Wen X D, Mao B, Chen J, Yu Y, Wu P H, Han S Y 2010 Nature Commun. 1 51

    [23]

    Paladino E, Faoro L, Falci G, Fazio R 2002 Phys. Rev. Lett. 88 228304

    [24]

    Schreier J A, Houck A A, Koch J, Schuster D I, Johnson B R, Chow J M, Gambetta J M, Majer J, Frunzio L, Devoret M H, Girvin S M, Schoelkopf R J 2008 Phys. Rev. B (Rapid Commun) 77 180502

    [25]

    Yoshihara F, Harrabi K, Niskanen A O, Nakamura Y, Tsai J S 2006 Phys. Rev. Lett. 97 167001

    [26]

    Chiorescu I, Nakamura Y, Harmans C J P M, Mooij J E 2003 Science 299 1869

    [27]

    Bylander J, Gustavsson S, Yan F, Yoshihara F, Harrabi K, Fitch G, Cory D G, Nakamura Y, Tsai J S, Oliver W D 2011 Nature Phys. 7 565

    [28]

    Wallraff A, Schuster D I, Blais A, Frunzio L, Majer J, Girvin S M, Schoelkopf R T 2005 Phys. Rev. Lett. 95 060501

    [29]

    Bertet P, Chiorescu I, Burkard G, Semba K, Harmans C J P M, DiVincenzo D P, Mooij J E 2005 Phys. Rev. Lett. 95 257002

    [30]

    Reed M D, DiCarlo L, Johnson B R, Sun L, Schuster D I, Frunzio L, Schoelkopf R J 2010 Phys. Rev. Lett. 105 173601

    [31]

    Wendin G, Shumeiko V S 2007 Low. Temp. Phys. 33 724

  • [1]

    You J Q, Nori F 2005 Phys. Today 58 42

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    You J Q, Nori F 2011 Nature 474 589

    [3]

    Charke J, Wilhelm F K 2008 Nature 453 1031

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    Yoshihara F, Harrabi K, Niskanen A O, Nakamura Y, Tsai J S 2006 Phys. Rev. Lett. 97 167001

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    Bylander J, Gustavsson S, Yan F, Yoshihara F, Harrabi K, Fitch G, Cory D G, Nakamura Y, Tsai J S, Oliver W D 2011 Nature Phys. 7 565

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    Wallraff A, Schuster D I, Blais A, Frunzio L, Majer J, Girvin S M, Schoelkopf R T 2005 Phys. Rev. Lett. 95 060501

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  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-07-18
  • 修回日期:  2014-09-10
  • 刊出日期:  2014-11-20

三维传输子量子比特的退相干参数表征

  • 1. 清华大学微电子学研究所, 清华信息科学与技术国家实验室, 北京 100084;
  • 2. 北京计算科学研究中心, 北京 100084
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号:2011CBA00304)和国家自然科学基金(批准号:60836001,61174084,61106121,U1330201)资助的课题.

摘要: 超导量子比特的退相干时间是决定超导量子计算能否实现的重要指标之一. 文章以三维传输子量子比特(3D transmon)为研究对象, 在氧化硅衬底上制备了三维传输子量子比特, 并在超低温下(10 mK), 采用拉比振荡(Rabi oscillation)、能量弛豫(energy relaxation)、 拉姆齐条纹(Ramsey fringe)、自旋回波(spin echo)的方法, 对其进行了详细的退相干时间常数表征. 结果显示该量子比特的退相干时间在几百纳秒. 根据几种退相干时间的关系进行计算, 可以看出, 低频噪声目前不是影响量子比特退相干的最主要因素, 而氧化硅中的缺陷可能是样品退相干时间的主要瓶颈.

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