在超导量子比特中发现铌氢化物沉淀
超导电性
2025-08-15 v1
摘要
我们报告了铌氢化物相形成的证据，这发生在来自 Rigetti Computing 制造的硅衬底上的铌薄膜中，用于超导量子比特。为进行此研究，我们组合了包括室温原子力显微镜 (AFM)、低温 AFM、同步 X 射线衍射和时飞次级离子质谱 (ToF-SIMS) 等互补技术，以直接揭示铌氢化物在 Rigetti 芯片区域的存在。 upon 低温冷却，我们观察到氢化物的尺寸和形貌发生变化，范围从小（5 nm）的不规则形状到大（约 10-100 nm）的晶粒内部完全转化为铌氢化物。由于铌氢化物是非超导性的，并且在不同冷却至低温时容易改变尺寸和位置，我们的发现凸显了超导量子比特的一个新且之前未知的退相干来源。这有助于解释冷却后 qubit 性能变化，贡献于准粒子损耗和双水平系统 (TLS) 损耗。最后，利用 3D bulk Nb 共振器的射频性能，我们可以量化由氢浓度变化引起的射频耗散，并为超导量子比特应用提供了实际的工程途径来抑制铌氢化物的形成。
引用
@article{arxiv.2508.10889,
title = {Discovery of Niobium Hydride Precipitates in Superconducting Qubits},
author = {Zuhawn Sung and Daniel Bafia and Arely Cano and Akshay Murthy and Jaeyel Lee and Matthew J Reagor and Juan Rubio-Zuazo and Anna Grassellino and Alexander Romanenko},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.10889},
year = {2025}
}