钽谐振器中的涡旋运动诱导损耗
超导电性
2025-03-06 v1 材料科学
量子物理
摘要
基于钽（Ta）的超导电路已展现出创纪录的量子比特相干时间和品质因数，这促使人们深入研究限制其性能的剩余损耗的微观起源。我们近期已表明，在低微波功率和毫开尔文温度下，钽基谐振器中的损耗主要由二能级系统（TLSs）主导。我们还观察到，某些器件在低于超导临界温度（Tc）的温度下表现出指数激活的损耗。具体而言，直流电阻率测量显示Tc超过4 K，而由这些薄膜制造的谐振器的微波测量显示损耗随温度呈指数增长，活化能低至0.3 K。本文对钽基谐振器的结构和热力学特性进行了比较研究，并将热激活微波损耗的来源确定为涡旋运动诱导损耗。通过仔细的磁阻测量和X射线衍射测量，我们观察到损耗增加发生在薄膜处于洁净极限时，即超导相干长度短于平均自由程。脏极限下的薄膜表现出可钉扎涡旋的结构缺陷证据，涡旋运动诱导损耗受到抑制。我们通过图案化显式钉扎涡旋来验证这一假设，发现可以通过微加工来抑制损耗。
引用
@article{arxiv.2503.03168,
title = {Vortex Motion Induced Losses in Tantalum Resonators},
author = {Faranak Bahrami and Matthew P. Bland and Nana Shumiya and Ray D. Chang and Elizabeth Hedrick and Russell A. McLellan and Kevin D. Crowley and Aveek Dutta and Logan Bishop-Van Horn and Yusuke Iguchi and Aswin Kumar Anbalagan and Guangming Cheng and Chen Yang and Nan Yao and Andrew L. Walter and Andi M. Barbour and Sarang Gopalakrishnan and Robert J. Cava and Andrew A. Houck and Nathalie P. de Leon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.03168},
year = {2025}
}