由高通量相关测量揭示两能级缺陷密度的结构性控制——基于Josephson 结的研究
量子物理
2026-02-13 v1 介观与纳米尺度物理
材料科学
摘要
Josephson 结中的材料缺陷（常称为两能级系统，TLS）与超导量子比特相互作用，是可扩展量子处理器的关键瓶颈。尽管其重要性已明确，但深入了解TLS的微观来源及其消除方法仍面临主要挑战。本文演示了一种高通量、相关的方法，用于追溯强耦合TLS在Josephson 电路中的微观起源。我们构建了跨6000个Al/AlOx/Al Josephson 结及超过600幅原位透射电子显微镜图像的大规模TLS数据集。通过统计分析，关联制造工艺、晶体结构与TLS发生情况，揭示了Al电极厚度、Al晶粒尺寸与TLS密度之间存在显著相关性。相应地，我们发现通过改变电极制造参数可实现TLS密度降低的2/3。这些结果表明，本研究提供了一种稳健、数据驱动的方法，来理解和控制量子电路中的缺陷，为显著降低TLS密度铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2602.11469,
title = {Structural control of two-level defect density revealed by high-throughput correlative measurements of Josephson junctions},
author = {Oliver F. Wolff and Harshvardhan Mantry and Rahim Raja and Wei-Hsiang Peng and Kaushik Singirikonda and Seungkyun Lee and Shishir Sudhaman and Rafael Goncalves and Pinshane Y. Huang and Angela Kou and Wolfgang Pfaff},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.11469},
year = {2026}
}
备注
14 pages, 7 figures