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■035    ▼a(MiAaPQ)AAI30526067
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a530
■1001  ▼aMickelsen,  Daniel  Louis.
■24510▼aMonte  Carlo  Simulations  of  Noise  in  Superconducting  and  Semiconducting  Qubits▼h[electronic  resource]
■260    ▼a[S.l.]:▼bUniversity  of  California,  Irvine.  ▼c2023
■260  1▼aAnn  Arbor  :▼bProQuest  Dissertations  &  Theses,  ▼c2023
■300    ▼a1  online  resource(118  p.)
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-02,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Yu,  Clare  C.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  California,  Irvine,  2023.
■506    ▼aThis  item  must  not  be  sold  to  any  third  party  vendors.
■520    ▼aSuperconducting  quantum  interference  devices  (SQUIDs)  show  great  promise  as  quantum  bits  (qubits)  but  continue  to  be  hindered  by  flux  noise.  The  flux  noise  power  spectra  of  SQUIDs  go  as  1/fα,  where  α  is  the  temperature-dependent  noise  exponent.  Experiments  find  0.5  ≲  α  ≲  1.  Furthermore,  experiments  find  that  the  noise  power  spectra  versus  frequency  at  different  temperatures  pivot  about  or  cross  at  a  common  point  which  is  different  for  each  SQUID.  To  try  to  better  understand  the  results  and  motivated  by  experimental  evidence  that  magnetic  moments  on  the  surface  of  SQUIDs  produce  flux  noise,  we  have  carried  out  and  here  present  the  results  of  Monte  Carlo  simulations  of  various  spin  systems  on  2D  lattices.  We  find  that  only  spin  glasses  produce  α  ∼  1  at  low  temperature.  We  find  that  aliasing  of  the  noise  power  spectra  at  high  frequencies  can  lead  to  spectral  pivoting  if  the  knee  is  in  proximity  to  a  knee  at  a  slightly  lower  frequency.  We  show  that  the  pivot  frequency  depends  on  how  often  the  magnetization  is  recorded  and  the  method  of  how  lattice  sites  are  selected  for  orientation:  choosing  every  site  once  or  choosing  sites  at  random.  The  spectral  pivoting  that  occurs  in  our  simulations  is  due  to  aliasing  and  does  not  explain  the  spectral  pivoting  of  experiments.Silicon  quantum  dot  qubits  show  great  promise  but  suffer  from  charge  noise  with  a  1/fα  spectrum,  where  f  is  frequency  and  α  ∼  1.  It  has  recently  been  proposed  that  1/fα  noise  spectra  can  emerge  from  a  few  thermally  activated  two-level  fluctuators  in  the  presence  of  sub-bath  temperature  fluctuations  associated  with  a  two-dimensional  electron  gas  (2DEG).  We  investigate  this  proposal  by  doing  Monte  Carlo  simulations.  In  one  set  of  simulations,  we  model  a  two-level  fluctuator  as  an  anisotropic  Heisenberg  spin  with  a  barrier  to  spin  re-orientations  in  a  bath  with  a  fluctuating  temperature.  In  another  set  of  simulations,  the  two-level  fluctuator  is  a  single  Ising  spin  in  a  bath  with  a  fluctuating  temperature.  We  find  that  to  obtain  noise  with  a  1/fα  spectrum  with  α  ∼  1  down  to  low  frequencies,  the  duration  of  temperature  fluctuations  must  be  comparable  to  the  inverse  of  the  lowest  frequency  at  which  the  noise  is  measured.  This  result  is  consistent  with  an  analytic  calculation  in  which  the  fluctuator  is  a  two-state  system  with  dynamics  governed  by  time-dependent  switching  rates.  In  this  case  we  find  that  the  noise  spectrum  follows  a  Lorentzian  at  frequencies  lower  than  the  inverse  of  the  average  duration  of  the  lowest  switching  rate.  We  then  estimate  relaxation  times  of  thermal  fluctuations  by  considering  thermal  diffusion  in  an  electron  gas  in  a  confined  geometry.  We  conclude  that  temperature  fluctuations  in  a  2DEG  sub-bath  would  require  an  unphysically  long  duration  to  be  consistent  with  experimental  measurements  of  1/f-like  charge  noise  in  quantum  dots  at  frequencies  extending  well  below  1  Hz.Charge  noise  in  quantum  dots  has  been  observed  to  have  a  1/f  spectrum.  We  propose  a  model  in  which  a  pair  of  quantum  dots  are  coupled  to  a  2D  bath  of  fluctuators  that  have  electric  dipole  moments  and  that  interact  with  each  other,  i.e.,  with  the  other  fluctuators.  These  interactions  are  primarily  via  the  elastic  strain  field.  We  use  2D  nearest-neighbor  Ising  spin  glass  to  represent  these  elastic  interactions  and  to  simulate  the  dynamics  the  bath  of  electric  dipole  fluctuators  in  the  presence  of  a  ground  plane  representing  metal  gates  above  the  oxide  layer  containing  the  fluctuators.  We  calculate  the  resulting  fluctuations  in  the  electric  potential  at  the  two  quantum  dots  that  lie  below  the  oxide  layer.  We  find  that  1/f  electric  potential  noise  spectra  at  the  quantum  dots  and  cross  correlation  in  the  noise  between  the  two  quantum  dots  are  in  qualitative  agreement  with  experiment.
■590    ▼aSchool  code:  0030.
■650  4▼aPhysics.
■650  4▼aCondensed  matter  physics.
■650  4▼aThermodynamics.
■653    ▼aNoise
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■653    ▼aTwo-level  systems
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■71020▼aUniversity  of  California,  Irvine▼bPhysics.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-02B.
■773    ▼tDissertation  Abstract  International
■790    ▼a0030
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2023
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T16933203▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.
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