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Transmon qubit readout based on a V-shape artificial atom

Quantum superconducting circuits have demonstrated their potentialities to encode quantum information in qubits or propagating quantum microwave. Currently we are developing a novel qubit readout with a lesser invasive measurement procedure[1]. It is based on an artificial atom with V-shape energy diagram realized by two inductively coupled transmons [2,3]. We are using our Bridge-Free Fabrication technique [4] to realize the quantum circuits. Combined with Josephson parametric amplifier [5], we have demonstrated [6] very high fidelity (97.4%) and fast QND measurement (50ns) with direct application on multiplexed simultaneous qubits readout device.

Figures : Two inductively coupled transmon qubits leading to a V-shape energy diagram [2,3]. Quantum trajectories when the 3D transmon qubit is prepared on its ground state (blue points ) or excited state (red points).

Current PhD : Vladimir Milchakov
Contact : Olivier Buisson and Nicolas Roch

Collaborations :

  • D. Zheng, Institute of Physics-CAS, Beijing, China
  • D. Vion, Quantronics, CEA-Saclay, France
  • A. Auffèves (Néel) & M. Santos (Universidade Federal de Rio de Janeiro, Brasil)
  • Tomas Ramos & Juan-Jose Garcia Ripoll (IFF-CSIC, Madrid, Spain)

PhD Thesis in this subject :

[1] Ultrafast QND measurements based on diamond-shape artificial atom. I. Diniz, E. Dumur, O. Buisson and A. Auffeves. Phys. Rev. A 87, 033837 (2013).
[2] A V-shape superconducting artificial atom based on two inductively coupled transmons, É. Dumur, B. Küng, A. K. Feofanov, T. Weissl, N. Roch, C. Naud, W. Guichard, O. Buisson, arXiv:1501.04892, Phys. Rev. B 92, 020515(R) (2015).
[3] Unexpected authorized transition in a two inductively coupled transmon qubit, É. Dumur, B. Küng, A. K. Feofanov, T. Weissl, N. Roch, C. Naud, W. Guichard, O. Buisson, IEEE on Applied Superconductivity 26, 1700304 (2016).
[4] Junction fabrication by shadow evaporation without a suspended bridge, F. Lecocq, I. M Pop, Z. Peng, I. Matei, T. Crozes, T. Fournier, C. Naud, W. Guichard and O. Buisson, Nanotechnology 22 315302 (2011).
[5] Understanding the saturation power of Josephson parametric amplifiers made from SQUIDs arrays, L. Planat, R. Dassonneville, J. Puertas-Martinez, F. Foroughi, O. Buisson, C. Naud, W. Guichard, R. Vijay, K. Murch, and N. Roch, Phys. Rev. Appl. 11, 034014 (2019).
[6] Fast high fidelity quantum non-demolition qubit readout via a non-perturbative cross-Kerr coupling, R. Dassonneville, T. Ramos, V. Milchakov, L. Planat, E. Dumur, F. Foroughi, J. Puertas,S. Leger, K. Bharadwaj, J. Delaforce, C. Naud, W. Hasch-Guichard, J. J. Garcıa-Ripoll, N. Roch, and O. Buisson, submitted for publication (arxiv1905.0027 (2019)).

Funding : ANR REQUIEM

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