Multi-level quantum noise spectroscopy.
Multi-level quantum noise spectroscopy.
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DOI：
10.1038/s41467-021-21098-3
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发表时间：
2021-02-11
影响因子：
16.6
通讯作者：
Oliver WD
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sung Y;Vepsäläinen A;Braumüller J;Yan F;Wang JI;Kjaergaard M;Winik R;Krantz P;Bengtsson A;Melville AJ;Niedzielski BM;Schwartz ME;Kim DK;Yoder JL;Orlando TP;Gustavsson S;Oliver WD
系统噪声识别对于鲁棒量子系统的工程至关重要。尽管现有的量子噪声光谱 (QNS) 协议可以测量影响量子系统的噪声总量，但它们通常无法区分对其产生影响的底层过程。在这里，我们提出并通过实验验证了一种基于自旋锁定的 QNS 协议，该协议利用超导量子位的多级能量结构实现了两项显着的进步。首先，我们的协议扩展了弱非谐波量子位光谱仪的光谱范围，超出了它们目前由于缺乏强非谐波性而设定的限制。其次，通过探测较高激发水平获得的附加信息使我们能够识别和区分不同潜在噪声机制的贡献。具有长相干时间的工程量子位需要能够区分多个噪声源，而这对于典型的两级量子位传感器来说是不可能的。在这里，作者利用超导量子位的多级跃迁来表征两种常见类型的外部噪声。
System noise identification is crucial to the engineering of robust quantum systems. Although existing quantum noise spectroscopy (QNS) protocols measure an aggregate amount of noise affecting a quantum system, they generally cannot distinguish between the underlying processes that contribute to it. Here, we propose and experimentally validate a spin-locking-based QNS protocol that exploits the multi-level energy structure of a superconducting qubit to achieve two notable advances. First, our protocol extends the spectral range of weakly anharmonic qubit spectrometers beyond the present limitations set by their lack of strong anharmonicity. Second, the additional information gained from probing the higher-excited levels enables us to identify and distinguish contributions from different underlying noise mechanisms. Engineering qubits with long coherence times requires the ability to distinguish multiple noise sources, which is not possible with typical two-level qubit sensors. Here the authors utilize the multiple level transitions of a superconducting qubit to characterize two common types of external noise.
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影响因子：
64.8
作者：
Arute, Frank;Arya, Kunal;Martinis, John M.
通讯作者：
Martinis, John M.
影响因子：
3.7
作者：
Christensen, B. G.;Wilen, C. D.;McDermott, R.
通讯作者：
McDermott, R.
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作者：
Muhonen, Juha T.;Dehollain, Juan P.;Morello, Andrea
通讯作者：
Morello, Andrea
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作者：
Braumuller, Jochen;Ding, Leon;Oliver, William D.
通讯作者：
Oliver, William D.
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作者：
Paladino, E.;Galperin, Y. M.;Altshuler, B. L.
通讯作者：
Altshuler, B. L.