超导材料中的无序性对量子比特相干性的影响

在超导材料中引入无序被认为有望增强电磁阻抗并实现抗噪声超导量子比特。尽管已有若干开创性实现，对于材料无序性与量子比特相干性之间关联的理解仍在发展中。在此，我们展示了对由具有不同无序度的钛-铝-氮化物制成的超电感器构成的 fluxonium 量子比特的系统表征。通过量子比特噪声谱，提取出磁通噪声与介电损耗作为相干特性的度量。我们的结果表明，在磁通挫败点附近，$1/f$ 磁通噪声主导量子比特退相干，并与材料无序性强烈相关；而介电损耗在宽泛的材料性质范围内保持较低。由磁通噪声幅度发现，唯象自旋缺陷的面密度 ($\sigma$) 与材料无序性近似满足 $\sigma \propto \rho_{xx}^3$，或等效地 $(k_F l)^{-3}$。该工作为超导体内退相干通道的起源提供了新见解，并可作为材料设计与优化的有用指导。