用于超导量子比特的蓝宝石衬底低介电损耗氮化钛薄膜
量子物理
2022-05-10 v1 介观与纳米尺度物理
超导电性
摘要
介电损耗是超导量子比特的主要退相干源之一。当代高相干超导量子比特由主要由低介电损耗衬底上的超导薄膜构成的材料体系形成，其中损耗主要来源于表面与界面。在多种材料体系候选中，氮化钛（TiN）薄膜与蓝宝石衬底的组合因抗氧化化学稳定性及界面高质量而具备良好潜力。本工作中，我们报道了沉积于蓝宝石衬底上的TiN薄膜，其在材料界面实现了低介电损耗。通过对采用同批次TiN基层但具有不同几何形状、材料界面参与比各异的量子比特分流电容的一系列transmon量子比特进行系统表征，我们定量提取出在1纳米无序层中子strate-metal界面损耗角正切值小于。通过优化transmon量子比特的界面参与比，我们可重复地实现高达300 s的量子比特寿命与接近800万的品质因数。我们证明蓝宝石衬底上的TiN薄膜是高相干超导量子比特的理想材料体系。我们的分析进一步表明，电路约瑟夫森结部分的界面介电损耗可能是最先进transmon量子比特寿命的主要限制因素。
引用
@article{arxiv.2205.03528,
title = {Titanium Nitride Film on Sapphire Substrate with Low Dielectric Loss for Superconducting Qubits},
author = {Hao Deng and Zhijun Song and Ran Gao and Tian Xia and Feng Bao and Xun Jiang and Hsiang-Sheng Ku and Zhisheng Li and Xizheng Ma and Jin Qin and Hantao Sun and Chengchun Tang and Tenghui Wang and Feng Wu and Wenlong Yu and Gengyan Zhang and Xiaohang Zhang and Jingwei Zhou and Xing Zhu and Yaoyun Shi and Hui-Hai Zhao and Chunqing Deng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.03528},
year = {2022}
}