超导量子相干电路损耗的定域与抑制
量子物理
2020-12-15 v1 材料科学
摘要
量子传感与计算可利用超导微波电路实现。量子比特是由电容器、电感器以及非线性约瑟夫森结构成的工程量子系统。它们在单激发量子区工作，即 6.5 GHz 下 eV 的光子。量子相干性从根本上受材料缺陷限制，尤其是电路界面处非晶电介质中的原子尺度寄生二能级系统（TLS）。驱动量子电路中振荡电荷的电场与 TLS 发生共振耦合，产生相位噪声和耗散。我们使用硅基共面铌超导谐振器来探测量子电路中的退相干。通过选择性修饰界面电介质，我们表明大多数 TLS 损耗来自硅表面氧化物，而大多数非 TLS 损耗分布于整个铌表面氧化物中。通过 fabrication 后界面修饰，我们将 TLS 损耗降低了 85%，非 TLS 损耗降低了 72%，获得了超过 500 万的单光子谐振器品质因数纪录，并接近非 TLS 损耗占主导的区间。[1]Müller, C., Cole, J. H. & Lisenfeld, J. Towards understanding two-level-systems in amorphous solids: insights from quantum circuits. Rep. Prog. Phys. 82, 124501 (2019)
引用
@article{arxiv.2012.07604,
title = {Localization and reduction of superconducting quantum coherent circuit losses},
author = {M. Virginia P. Altoé and Archan Banerjee and Cassidy Berk and Ahmed Hajr and Adam Schwartzberg and Chengyu Song and Mohammed Al Ghadeer and Shaul Aloni and Michael J. Elowson and John Mark Kreikebaum and Ed K. Wong and Sinead Griffin and Saleem Rao and Alexander Weber-Bargioni and Andrew M. Minor and David I. Santiago and Stefano Cabrini and Irfan Siddiqi and D. Frank Ogletree},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.07604},
year = {2020}
}
备注
10 pages, 3 figures, supplemental information 10 pages, 11 figures