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拥有plasmon能级和fluxon态的超导量子比特

在超导量子比特中，当约瑟夫森能EJ远大于充电能EC时，低能级对电荷噪声不敏感，这就是transmon量子比特的原理。对偶地，对于rf-SQUID类型的量子比特，当EC远大于电感能EL时，对磁通噪声不敏感，称为准电荷量子比特。

近日，奥地利科学技术研究所的研究人员对另一个参数区间进行了研究，即EJ远大于EC和EL，称作并联电感的transmon（inductively shunted transmon, IST）。其物理实现是约瑟夫森结并联一个大电容和一个大电感线圈。与transmon相比，IST的能级、非谐和跃迁矩阵元都很相似，但所有能级对电荷噪声都不敏感，可以使用多个能级做高维量子计算。此外，IST比transmon更不容易往相邻的势阱泄漏，从而能量弛豫时间T1更长并可做高功率读取。在实验中，最低温下几小时的时间范围内没有观察到隧穿到相邻势阱的行为，扫能谱的时候则通过提高温度来实现该隧穿，得到周期性的谱线。IST比特实现了在整个0-0.5个磁通量子的范围内比特频率变化很小，T1都有15.8微秒，T2都有13.6微秒。

该工作通过并联大电感，实现了一种对磁通不敏感但频率可以微调的transmon，因高能级不容易泄漏还可以当做qudit使用，为超导量子比特的设计提供了一种新的思路。

论文信息：

https://arxiv.org/abs/2202.13917

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