Pesquisadores supercondutores de qubit: o seu TLS se move?

Eu tenho um sistema supercondutor com dezenas de qubits, cada um dos quais pode ser ajustado usando fluxo DC.

Uma das principais tarefas para manipulação coerente dos qubits é encontrar boas frequências de marcha lenta e pontos de operação para portas de emaranhamento. Esse esforço é confundido por sistemas de dois níveis (TLS), que causam um relaxamento rápido da energia e causam estragos gerais na manipulação coerente.

Passei muito tempo encontrando um bom conjunto de frequências ociosas e pontos de operação, considerando o tempo todo os locais dos TLS e, um dia, entrei no laboratório e eles se mudaram! Eu tive que começar tudo de novo.

Quero aprender mais sobre como e por que a mudança do TLS e se é possível controlar o movimento. Como parte da minha pesquisa, quero pesquisar a comunidade e ver como é a experiência de outras pessoas com esse problema.

As frequências de ressonância do TLS flutuam devido à sua interação com o TLS vizinho, que ocorre por meio da interação do dipolo elétrico ou pela tensão mecânica local no material. Se um TLS com baixa energia (abaixo de kB * T) estiver envolvido, este poderá alterar seu estado aleatoriamente devido à ativação térmica. A mudança resultante no campo elétrico local ou tensão pode também desestabilizar o TLS com energia mais alta, dentro da faixa de ajuste de qubit. Aqui está um artigo teórico sobre isso: https://arxiv.org/abs/1503.01637

Esse processo é chamado de 'difusão espectral' e provavelmente só pode ser evitado melhorando os materiais do circuito para reduzir a densidade do TLS (e, portanto, as interações). Mas mesmo sem processos térmicos, um TLS pode ficar preso em um potencial metastável de longa duração, do qual a fuga por túnel pode levar horas, dias ou até anos.

O TLS pode ser sintonizado em frequência controlando a deformação mecânica na amostra. Consulte este documento que também discute as interações do TLS: https://www.nature.com/articles/ncomms7182

Aqui está um artigo de revisão que resume os efeitos de decoerência do TLS em qubits e ressonadores supercondutores: https://arxiv.org/abs/1705.01108