論文の概要: Effects of device geometry and material properties on dielectric losses in superconducting coplanar-waveguide resonators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2002.12801v3
• Date: Mon, 10 Aug 2020 12:03:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-01 07:52:06.068480
• Title: Effects of device geometry and material properties on dielectric losses in superconducting coplanar-waveguide resonators
• Title（参考訳）: 超伝導コプレーナ導波路共振器の誘電損失に及ぼすデバイス形状と材料特性の影響
• Authors: Valtteri Lahtinen and Mikko M\"ott\"onen
• Abstract要約: 超伝導コプラナー導波管(CPW)共振器は、回路量子力学(cQED)において鍵となる装置の1つである CPW共振器の2レベル品質係数と共振周波数の測定値と損失シミュレーションを組み合わせる手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Superconducting coplanar-waveguide (CPW) resonators are one of the key devices in circuit quantum electrodynamics (cQED). Their performance can be limited by dielectric losses in the substrate and in the material interfaces. Reliable modeling is required to aid in the design of low-loss CPW structures for cQED. We analyze the geometric dependence of the dielectric losses in CPW structures using finite-element modeling of the participation ratios of the lossy regions. In a practical scenario, uncertainties in the the dielectric constants and loss tangents of these regions introduce uncertainties in the theoretically predicted participation ratios. We present a method for combining loss simulations with measurements of two-level-system-limited quality factors and resonance frequencies of CPW resonators. Namely, we solve an inverse problem to find model parameters producing the measured values. High quality factors are obtainable by properly designing the cross-sectional geometries of the CPW structures, but more accurate modeling and design methods for low-loss CPW resonators are called for major future improvements. Our nonlinear optimization methodology for solving the aforementioned inverse problem is a step in this direction.
• Abstract（参考訳）: 超伝導コプラナー導波路(cpw)共振器は、回路量子電磁力学(cqed)において重要なデバイスの一つである。 その性能は基板と材料界面の誘電損失によって制限される。 cQEDのための低損失CPW構造の設計を支援するためには信頼性モデリングが必要である。 損失領域の参加比の有限要素モデルを用いてCPW構造の誘電損失の幾何学的依存性を解析した。 実際のシナリオでは、これらの領域の誘電率と損失接点の不確実性は、理論的に予測された参加率に不確実性をもたらす。 CPW共振器の2レベル品質係数と共振周波数の測定値と損失シミュレーションを組み合わせる手法を提案する。 すなわち、測定値を生成するモデルパラメータを見つけるために、逆問題を解決する。 cpw構造の断面形状を適切に設計することにより、高品質な要因が得られるが、低損失cpw共振器のより正確なモデリングと設計手法は、将来の大きな改善のために求められている。 上記の逆問題を解決する非線形最適化手法はこの方向への一歩である。

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