用于超导量子比特的α-Ta (110) 薄膜上稳定低损耗氧化物层
材料科学
2024-05-08 v2
摘要
非晶氧化物层因其高介电损耗会显著影响超导量子比特的相干时间。通常，超导体薄膜的表面氧化物在暴露于空气时表现出高损耗与不稳定行为。为增加相干时间，量子比特具备稳定且低介电损耗的氧化物（作为势垒层或钝化层）至关重要。在本研究中，我们通过化学与结构分析强调了在 α-Ta (110) 薄膜上形成的非晶钽氧化物层具有稳健与稳定的特性。此类氧化物层在食人鱼溶液中于 α-Ta (110) 薄膜表面以自限制过程形成，产生稳定厚度与稳定化学组成。我们制作了四分之一波长共面波导谐振器以研究该氧化物的损耗。其中一个谐振器在单光子区品质因数 Qi 为 3.0x10^6，多数器件的 Qi 高于 2.0x10^6。此外，即便暴露于空气数月后，多数器件仍高于 1x10^6。基于这些发现，我们提出一种全钽超导量子比特，利用此类氧化物作为钝化层，其具有低介电损耗与改善的稳定性。
引用
@article{arxiv.2305.11395,
title = {Stable and low loss oxide layer on {\alpha}-Ta (110) film for superconducting qubits},
author = {Zengqian Ding and Boyi zhou and Tao Wang and Lina Yang and Yanfu Wu and Xiao Cai and Kanglin Xiong and Jiagui Feng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.11395},
year = {2024}
}