Investigadores de qubit superconductores: ¿se mueven sus TLS?

Tengo un sistema superconductor con decenas de qubits, cada uno de los cuales se puede sintonizar con DC flux.

Una de las tareas principales para la manipulación coherente de los qubits es encontrar buenas frecuencias de ralentí y puntos de operación para enredar puertas. Este esfuerzo se ve confundido por los sistemas de dos niveles (TLS), que causan una relajación rápida de la energía y causan un gran revuelo en la manipulación coherente.

Pasé mucho tiempo buscando un buen conjunto de frecuencias de inactividad y puntos de operación, todo el tiempo considerando las ubicaciones de los TLS, ¡y un día entré en el laboratorio y se habían mudado! Tuve que comenzar de nuevo.

Quiero aprender más sobre cómo y por qué se mueve TLS, y si es posible controlar el movimiento. Como parte de mi investigación, quiero encuestar a la comunidad y ver cómo es la experiencia de otras personas con este problema.

Las frecuencias de resonancia de TLS fluctúan debido a su interacción con el TLS vecino, que ocurre a través de la interacción de dipolo eléctrico o la tensión mecánica local en el material. Si se trata de un TLS a baja energía (por debajo de kB * T), este puede cambiar su estado aleatoriamente debido a la activación térmica. El cambio resultante en el campo eléctrico local o la deformación puede desafinar también el TLS a una energía más alta que está dentro del rango de sintonización de qubit. Aquí hay un documento teórico sobre eso: https://arxiv.org/abs/1503.01637

Este proceso se llama 'difusión espectral' y probablemente solo puede evitarse mejorando los materiales del circuito para reducir la densidad TLS (y, por lo tanto, las interacciones). Pero incluso sin procesos térmicos, un TLS puede quedar atrapado en un pozo metaestable de larga vida del que escapar por túnel podría llevar horas, días o incluso años.

TLS puede ser desafinado en frecuencia controlando la tensión mecánica en la muestra, vea este documento que también analiza las interacciones TLS: https://www.nature.com/articles/ncomms7182

Aquí hay un artículo de revisión que resume los efectos de decoherencia de TLS en qubits y resonadores superconductores: https://arxiv.org/abs/1705.01108