用于极端条件下电路量子电动力学的氮化铌超导微波共面波导谐振器阵列表征
量子物理
2023-06-06 v1 介观与纳米尺度物理
超导电性
应用物理
摘要
氮化铌（NbN）的高临界磁场与相对较高的临界温度使其成为超导量子技术中有前景的材料候选。然而，基于 NbN 的器件与电路对诸如二能级系统（TLS）缺陷等退相干源敏感。在此，我们从数值与实验上研究了硅片上电容耦合到公共共面波导、厚度为 100 nm 的 NbN 超导微波共面波导谐振器阵列。我们观察到谐振器内禀品质因子（Qi）从高通量 regime（< nph > = 27000）下的 Qi ~ 1.07*10^6 下降至温度 T = 100 mK、单光子 regime 下的 Qi ~ 1.36 *10^5。本研究数据与描述谐振器衬底与界面中 TLS 相互作用的 TLS 理论一致。此外，我们研究了内禀品质因子与频率调谐的温度依赖性以表征 NbN 的准粒子密度。我们观察到较高温度下动生电感的增加是频率偏移的主要原因。最后，我们测量了单光子 regime 下谐振器共振频率与内禀品质因子对平面内磁场 B|| 的响应。我们证实在 T = 100 mK、光子数 < nph > = 1.8 下，Qi 在 B|| = 240 mT 以内始终保持远高于 10^4。我们的结果可能为在高磁场（容错量子计算所需）与超灵敏量子传感中实现稳健的微波超导电路以用于电路量子电动力学（cQED）铺平道路。
引用
@article{arxiv.2306.02356,
title = {Characterizing Niobium Nitride Superconducting Microwave Coplanar Waveguide Resonator Array for Circuit Quantum Electrodynamics in Extreme Conditions},
author = {Paniz Foshat and Paul Baity and Sergey Danilin and Valentino Seferai and Shima Poorgholam-Khanjari and Hua Feng and Oleg A. Mukhanov and Matthew Hutchings and Robert H. Hadfield and Muhammad Imran and Martin Weides and Kaveh Delfanazari},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.02356},
year = {2023}
}