Ricercatori di qubit superconduttori: il tuo TLS si muove?

Ho un sistema superconduttore con decine di qubit, ognuno dei quali può essere sintonizzato usando il flusso DC.

Uno dei compiti principali per una manipolazione coerente dei qubit è quello di trovare buone frequenze al minimo e punti operativi per attorcigliare le porte. Questo sforzo è confuso da sistemi a due livelli (TLS), che causano un rapido rilassamento energetico e provocano una generale manipolazione.

Ho trascorso molto tempo a trovare un buon set di frequenze al minimo e punti operativi, nel frattempo considerando le posizioni dei TLS, e poi un giorno sono entrato in laboratorio e si erano spostati! Ho dovuto ricominciare tutto da capo.

Voglio saperne di più su come e perché si muovono i TLS e se è possibile controllare il movimento. Come parte della mia ricerca, voglio sondare la comunità e vedere com'è l'esperienza degli altri con questo problema.

Le frequenze di risonanza del TLS fluttuano a causa della loro interazione con il TLS vicino, che si verifica attraverso l'interazione di dipolo elettrico o la tensione meccanica locale nel materiale. Se è coinvolto un TLS a bassa energia (inferiore a kB * T), questo può cambiare il suo stato in modo casuale a causa dell'attivazione termica. Il cambiamento risultante nel campo elettrico locale o nella tensione può mettere a punto anche TLS a energia più alta che rientra nella gamma di sintonizzazione del qubit. Ecco un articolo teorico su questo: https://arxiv.org/abs/1503.01637

Questo processo è chiamato "diffusione spettrale" e probabilmente può essere evitato solo migliorando i materiali dei circuiti per ridurre la densità TLS (e quindi le interazioni). Ma anche senza processi termici, un TLS può essere intrappolato in un pozzo di potenziale metastabile di lunga durata dal quale la fuga attraverso il tunnel potrebbe richiedere ore, giorni o persino anni.

TLS può essere sintonizzato in frequenza controllando la deformazione meccanica nel campione, vedere questo documento che discute anche delle interazioni TLS: https://www.nature.com/articles/ncomms7182

Ecco un articolo di recensione che riassume gli effetti di decoerenza di TLS su qubit e risonatori superconduttori: https://arxiv.org/abs/1705.01108