接近千万质量因数的β相锶跨谐振子量子比特
量子物理
2026-03-25 v2 材料科学
摘要
锶基跨谐振子量子比特是构建大规模量子处理器的有前景平台。迄今为止，这些量子比特仅由在α相锶(α-Ta)中生长的锶薄膜制成。β相锶(β-Ta)在室温下易于结晶，因而对可扩展的量子比特制造具有吸引力。然而，β-Ta被认为对量子比特性能不利，因为其超导临界温度低于α-Ta。我们挑战了这种主流观点，通过在石英上制造低损耗的β-Ta跨谐振子量子比特。对11个量子比特进行测试，平均时间平均质量因数为(5.6±2.3)×10^6，最佳量子比特的时间平均质量因数为(10.1±1.3)×10^6。共振器研究表明，主导的微波损耗通道为表面两级系统，β-Ta的表面损耗贡献约为α-Ta的两倍。β-Ta薄膜表现出显著的动力学电感，与估计的磁场渗透深度(1.78±0.02)μm相符。这项工作确立了β-Ta在石英上的材料平台，适用于实现低损耗跨谐振子量子比特以及其他超导器件，如紧凑型共振器、动力学电感探测器和准粒捕获器。
引用
@article{arxiv.2603.13174,
title = {Beta Tantalum Transmon Qubits with Quality Factors Approaching 10 Million},
author = {Atharv Joshi and Apoorv Jindal and Paal H. Prestegaard and Faranak Bahrami and Elizabeth Hedrick and Matthew P. Bland and Tunmay Gerg and Guangming Cheng and Nan Yao and Robert J. Cava and Andrew A. Houck and Nathalie P. de Leon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.13174},
year = {2026}
}