量子物理学：超伝導キュービットにおける相関のある電荷雑音と緩和誤り

量子コンピューターを構築する際の中心的な課題は、誤り訂正である。1種類の誤りにのみ影響を受けやすい古典ビットとは異なり、量子ビット（キュービット）は、キュービット状態のX方向とZ方向の反転に対応する2種類の誤りの影響を受けやすい。ハイゼンベルクの不確定性原理によれば、単一キュービットのX反転とZ反転を同時に監視するのは不可能だが、誤り率が低いことを前提にすれば、エンタングルしたキュービットの大規模アレイに量子情報を符号化して、系のあらゆる誤りの正確な監視を可能にすることができる。もう1つの非常に重要な要求は、誤りが相関し得ないことである。今回我々は、超伝導多キュービット回路の特性を評価し、このチップの電荷雑音が、600 μmを超える長さスケールで高度に相関していることを見いだした。さらに、電荷の離散的なジャンプには、ミリメートルスケールのチップにわたって、キュービットエネルギー緩和時間の強い過渡的減少が伴うことも見いだされた。結果として生じる相関した誤りは、キュービット基板におけるγ線や宇宙線ミューオンの吸収に伴う、帯電事象やフォノン媒介準粒子生成の観点から説明される。ロバストな量子誤り訂正には、粒子衝突に起因する相関した誤りから多キュービットアレイを保護する緩和戦略の開発が必要である。

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