Description
Radioactivity was recently discovered as a source of decoherence and correlated errors for the real-world imple- mentation of superconducting quantum processors. In this work, we measure levels of radioactivity present in a typical laboratory environment (from muons, neutrons, and γ -rays emitted by naturally occurring radioactive isotopes) and in the most commonly used materials for the assembly and oper- ation of state-of-the-art superconducting qubits. We present a GEANT-4 based simulation to predict the rate of impacts and the amount of energy released in a qubit chip from each of the mentioned sources. We finally propose mitigation strategies for the operation of next-generation qubits in a radio-pure environment.
Primary authors
Dr
Alexander Romanenko
(Fermi National Accelerator Laboratory)
Dr
Ambra Mariani
(INFN, Sezione di Roma)
Dr
Angelo Cruciani
(INFN, Sezione di Roma)
Francesco De Dominicis
(Gran Sasso Science Institute, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)
Dr
Anna Grassellino
(Fermi National Accelerator Laboratory)
Dr
Cameron Kopas
(Rigetti Computing)
Dr
Claudia Tomei
(INFN, Sezione di Roma)
Dr
Corey Rae McRae
(National Institute of Standards and Technology, Department of Physics, University of Colorado, Department of Electrical, Computer and Energy Engineering, University of Colorado Boulder)
Dr
D. P. Pappas
(Rigetti Computing)
Dr
Danii Frolov
(Fermi National Accelerator Laboratory)
Dr
David Van Zanten
(Fermi National Accelerator Laboratory)
Dr
Ella Lachman
(Rigetti Computing)
Prof.
Fernando Ferroni
(INFN, Sezione di Roma and Gran Sasso Science Institute)
Dr
Giulia D'Imperio
(INFN, Sezione di Roma)
Dr
Ivan Colantoni
(INFN, Sezione di Roma and Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto di Nanotecnologia)
Mrs
J. D. Withrow
(Physics Department, University of Florida)
Dr
Josh Mutus
(Rigetti Computing)
Dr
Laura Cardani
(INFN, Sezione di Roma)
Dr
Lorenzo Pagnanini
(Gran Sasso Science Institute, INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso and Department of Physics and Engineering Physics Astronomy, Queen’s University Kingston)
Prof.
Luca Gironi
(Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca and INFN, Sezione di Milano-Bicocca)
Prof.
Marco Vignati
(INFN, Sezione di Roma and Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma)
Dr
Massimiliano Nastasi
(Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, INFN, Sezione di Milano-Bicocca)
Dr
Matthias Junker
(INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso)
Dr
Matthias Laubenstein
(INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso)
Dr
Monica Sisti
(INFN, Sezione di Milano-Bicocca)
Dr
N. Z. Zhelev
(Center for Applied Physics and Superconducting Technologies, Northwestern University)
Dr
Nicola Casali
(INFN, Sezione di Roma)
Dr
Roman Pilipenko
(Fermi National Accelerator Laboratory)
Dr
Stefano Pirro
(INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso)
Dr
Valerio Pettinacci
(INFN, Sezione di Roma)