混合型超导体-半导体 Gatemon 量子比特中的势垒内耗
量子物理
2026-04-01 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
基于混合型超导体-半导体 Josephson 结的超导 transmon 量子比特（gatemon）具有门可调性，但其退火时间远低于最先进的 transmon，而其差异来源尚未完全理解。本文构建了若干芯片，其中包含gatemon和基于 SIS 结的transmon，其电路布局、栅极介质和控制线在名义上完全相同，唯一有意区别为 Josephson 元件。跨多个芯片，transmon的退火时间可达数十微秒，而gatemon则饱和于几微秒范围。借助transmon作为芯内参考，我们构建了包含 Purcell 衰减、控制线上的自发辐射和内部介电损耗的损耗预算，发现相应的 T1 限制值均超过所测gatemon值一个数量级以上。温度依赖的 T1 测量遵循统一的准粒子激活模型，给出相似的超导能隙（S-Sm-S 与 SIS 结），表明gatemon的退火时间缩短主要归因于额外的、与温度无关的、势垒内耗。
关键词
引用
@article{arxiv.2603.29498,
title = {Junction-Intrinsic Dissipation in Hybrid Superconductor-Semiconductor Gatemon Qubits},
author = {Zhenhai Sun and David Feldstein-Bofill and Ksenia Shagalov and Amalie T. J. Paulsen and Casper Wied and Shikhar Singh and Brian D. Isakov and Jacob Hastrup and Christopher W. Warren and Svend Krøjer and Anders Kringhøj and András Gyenis and Morten Kjaergaard},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.29498},
year = {2026}
}