論文の概要: Investigation of microwave loss induced by oxide regrowth in high-Q Nb
resonators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.10761v2
- Date: Tue, 22 Dec 2020 17:43:18 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-20 04:16:33.234647
- Title: Investigation of microwave loss induced by oxide regrowth in high-Q Nb
resonators
- Title（参考訳）: 高qnb共振器の酸化物再成長によるマイクロ波損失の検討
- Authors: J. Verjauw, A. Poto\v{c}nik, M. Mongillo, R. Acharya, F. Mohiyaddin,
G. Simion, A. Pacco, Ts. Ivanov, D. Wan, A. Vanleenhove, L. Souriau, J.
Jussot, A. Thiam, J. Swerts, X. Piao, S. Couet, M. Heyns, B. Govoreanu and I.
Radu
- Abstract要約: 天然酸化物をフッ素酸エッチングで除去した後, ニオブ共振器について検討した。
量子デバイスの損失は桁違いに減少し、内部Q因子は1光子系で最大7$$$10$6$に達する。
我々の発見は超伝導量子ビット、量子制限増幅器、マイクロ波運動インダクタンス検出器、単一光子検出器にまたがるデバイスに特に関心がある。
- 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: The coherence of state-of-the-art superconducting qubit devices is
predominantly limited by two-level-system defects, found primarily at amorphous
interface layers. Reducing microwave loss from these interfaces by proper
surface treatments is key to push the device performance forward. Here, we
study niobium resonators after removing the native oxides with a hydrofluoric
acid etch. We investigate the reappearance of microwave losses introduced by
surface oxides that grow after exposure to the ambient environment. We find
that losses in quantum devices are reduced by an order of magnitude, with
internal Q-factors reaching up to 7 $\cdot$ 10$^6$ in the single photon regime,
when devices are exposed to ambient conditions for 16 min. Furthermore, we
observe that Nb2O5 is the only surface oxide that grows significantly within
the first 200 hours, following the extended Cabrera-Mott growth model. In this
time, microwave losses scale linearly with the Nb$_2$O$_5$ thickness, with an
extracted loss tangent tan$\delta$ = 9.9 $\cdot$ 10$^{-3}$. Our findings are of
particular interest for devices spanning from superconducting qubits,
quantum-limited amplifiers, microwave kinetic inductance detectors to single
photon detectors.
- Abstract（参考訳）: 最先端の超伝導量子ビットデバイスのコヒーレンスは主にアモルファス界面層で見られる2段階のシステム欠陥によって制限される。
適切な表面処理によってこれらの界面からのマイクロ波損失を減らすことが、デバイスの性能を前進させる鍵となる。
ここでは, フッ素酸エッチングによるネイティブ酸化物除去後のニオブ共振器について検討した。
環境への曝露後に発生する表面酸化物によるマイクロ波損失の再出現について検討する。
量子デバイスの損失は最大で7$\cdot$10$^6$に達すると、内部Q因子は16分間の環境条件に晒される。
さらに, nb2o5は, 拡張キャブレラ-モット成長モデルに従い, 最初の200時間以内に著しく成長する唯一の表面酸化物であることがわかった。
このとき、マイクロ波損失はNb$_2$O$_5$の厚さで線形にスケールし、抽出された損失はtan$\delta$ = 9.9$\cdot$10$^{-3}$である。
我々の発見は超伝導量子ビット、量子制限増幅器、マイクロ波運動インダクタンス検出器、単一光子検出器にまたがるデバイスに特に関心がある。
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