We characterize a superconducting qubit before and after embedding it along with its package in an absorptive medium. We observe a drastic improvement in the effective qubit temperature and over a tenfold improvement in the relaxation time up to 5.7 μs. Our results suggest the presence of external radiation inside the cryogenic apparatus can be a limiting factor for both qubit initialization and coherence. Calculations support the hypothesis that the relaxation is not limited by direct coupling of thermal photons to the qubit prior to embedding, but by dissipation arising from quasiparticle generation.

1.
J. M.
Martinis
,
K. B.
Cooper
,
R.
McDermott
,
M.
Steffen
,
M.
Ansmann
,
K. D.
Osborn
,
K.
Cicak
,
S.
Oh
,
D. P.
Pappas
,
R. W.
Simmonds
, and
C. C.
Yu
,
Phys. Rev. Lett.
95
,
210503
(
2005
).
2.
G.
Catelani
,
J.
Koch
,
L.
Frunzio
,
R. J.
Schoelkopf
,
M. H.
Devoret
, and
L. I.
Glazman
,
Phys. Rev. Lett.
106
,
077002
(
2011
).
3.
M.
Lenander
,
H.
Wang
,
R. C.
Bialczak
,
E.
Lucero
,
M.
Mariantoni
,
M.
Neeley
,
A. D.
O’Connell
,
D.
Sank
,
M.
Weides
,
J.
Wenner
,
T.
Yamamoto
,
Y.
Yin
,
J.
Zhao
,
A. N.
Cleland
, and
J. M.
Martinis
,
Phys. Rev. B
84
,
024501
(
2011
).
4.
J. M.
Sage
,
V.
Bolkhovsky
,
W. D.
Oliver
,
B.
Turek
, and
P. B.
Welander
,
J. Appl. Phys.
109
,
063915
(
2011
).
5.
J.
Wenner
,
R.
Bialczak
,
M.
Lenander
,
E.
Lucero
,
M.
Mariantoni
,
M.
Neeley
,
A.
O’Connell
,
D.
Sank
,
H.
Wang
,
M.
Weides
,
T.
Yamamoto
,
Y.
Yin
,
A.
Cleland
, and
J.
Martinis
, APS Meeting Abstracts, p.
26009
(
2010
).
6.
R. J.
Schoelkopf
,
A. A.
Clerk
,
S. M.
Girvin
,
K. W.
Lehnert
, and
M. H.
Devoret
, in
Quantum Noise in Mesoscopic Physics
, edited by
Y. V.
Nazarov
(
Springer
,
Netherlands
,
2003
), vol.
97
, pp.
175
203
.
7.
A. A.
Houck
,
J. A.
Schreier
,
B. R.
Johnson
,
J. M.
Chow
,
J.
Koch
,
J. M.
Gambetta
,
D. I.
Schuster
,
L.
Frunzio
,
M. H.
Devoret
,
S. M.
Girvin
, and
R. J.
Schoelkopf
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
080502
(
2008
).
8.
D.
Walls
and
G.
Milburn
,
Quantum Optics
(
Springer
,
Berlin
,
1995
).
9.
M. A.
Nielsen
and
I. L.
Chuang
,
Quantum Computation and Quantum Information
(
Cambridge University Press
,
Cambridge
,
2000
).
10.
M. H.
Devoret
and
R. J.
Schoelkopf
, private communications (
2011
).
11.
R.
Barends
,
J.
Wenner
,
M.
Lenander
,
Y.
Chen
,
R. C.
Bialczak
,
J.
Kelly
,
E.
Lucero
,
P.
OMalley
,
M.
Mariantoni
,
D.
Sank
,
H.
Wang
,
T. C.
White
,
Y.
Yin
,
J.
Zhao
,
A. N.
Cleland
,
J. M.
Martinis
, and
J. J. A.
Baselmans
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
113507
(
2011
).
12.
The manuscript in Ref. 11 was released during the composition of this manuscript.
13.
O. P.
Saira
,
A.
Kemppinen
,
V. F.
Maisi
, and
J. P.
Pekola
, e-print arXiv:1106.1326 (
2011
).
14.
P. J.
de Visser
,
J. J. A.
Baselmans
,
P.
Diener
,
S. J. C.
Yates
,
A.
Endo
, and
T. M.
Klapwijk
,
Phys. Rev. Lett.
106
,
167004
(
2011
).
15.
M.
Steffen
,
S.
Kumar
,
D. P.
DiVincenzo
,
J. R.
Rozen
,
G. A.
Keefe
,
M. B.
Rothwell
, and
M. B.
Ketchen
,
Phys. Rev. Lett.
105
,
100502
(
2010
).
16.
M.
Steffen
,
F.
Brito
,
D.
DiVincenzo
,
M.
Farinelli
,
G.
Keefe
,
M.
Ketchen
,
S.
Kumar
,
F.
Milliken
,
M. B.
Rothwell
,
J.
Rozen
, and
R. H.
Koch
,
J. Phys.: Condens. Matter
22
,
053201
(
2010
).
17.
R.
Barends
,
N.
Vercruyssen
,
A.
Endo
,
P.
de Visser
,
T.
Zijlstra
,
T. M.
Klapwijk
,
P.
Diener
,
S. J. C.
Yates
,
J. J. A.
Baselmans
,
H.
Wang
,
M.
Hofheinz
,
J.
Wenner
,
M.
Ansmann
,
R. C.
Bialczak
,
M.
Lenander
,
E.
Lucero
,
M.
Neeley
,
A. D.
O’Connell
,
D.
Sank
,
M.
Weides
,
A. N.
Cleland
, and
J. M.
Martinis
, in
CSQ Program Review Poster
(
San Diego
,
CA
,
2011
).
18.
H.
Paik
,
D. I.
Schuster
,
L. S.
Bishop
,
G.
Kirchmair
,
G.
Catelani
,
A. P.
Sears
,
B. R.
Johnson
,
M. J.
Reagor
,
L.
Frunzio
,
L.
Glazman
, and
R. J.
Schoelkopf
, e-print arXiv:1105.4652 (
2011
).
19.
F.
Yoshihara
,
K.
Harrabi
,
A. O.
Niskanen
,
Y.
Nakamura
, and
J. S.
Tsai
,
Phys. Rev. Lett.
97
,
167001
(
2006
).
20.
J.
Koch
,
T. M.
Yu
,
J. M.
Gambetta
,
A. A.
Houck
,
D. I.
Schuster
,
J.
Majer
,
A.
Blais
,
M. H.
Devoret
,
S. M.
Girvin
, and
R. J.
Schoelkopf
,
Phys. Rev. A
76
,
042319
(
2007
).
21.
E. M.
Purcell
,
Phys. Rev.
69
,
681
(
1946
).
22.
J.
Wenner
,
M.
Neeley
,
R. C.
Bialczak
,
M.
Lenander
,
E.
Lucero
,
A. D.
O’Connell
,
D.
Sank
,
H.
Wang
,
M.
Weides
,
A. N.
Cleland
, and
J. M.
Martinis
,
Supercond. Sci. Technol.
24
,
065001
(
2011
).
You do not currently have access to this content.