論文の概要: Oxygen Vacancies in Niobium Pentoxide as a Source of Two-Level System Losses in Superconducting Niobium
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.13352v3
- Date: Wed, 24 Apr 2024 21:03:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-27 00:45:56.927795
- Title: Oxygen Vacancies in Niobium Pentoxide as a Source of Two-Level System Losses in Superconducting Niobium
- Title（参考訳）: 超伝導ニオブの2レベル系損失源としての一酸化ニオブ中の酸素空孔
- Authors: Daniel Bafia, Akshay Murthy, Anna Grassellino, Alexander Romanenko,
- Abstract要約: 二酸化ニオブ中の酸素空孔は二レベル系(TLS)の損失を誘導する。
酸化ニオブからなる3次元超伝導ラジオ周波数共振器と2次元トランスモン量子ビットの量子デコヒーレンスの主源を同定した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 41.94295877935867
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We identify a major source of quantum decoherence in three-dimensional superconducting radio-frequency (SRF) resonators and two-dimensional transmon qubits composed of oxidized niobium: oxygen vacancies in the niobium pentoxide which drive two-level system (TLS) losses. By probing the effect of sequential \textit{in situ} vacuum baking treatments on the RF performance of bulk Nb SRF resonators and on the oxide structure of a representative Nb sample using time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS), we find a non-monotonic evolution of cavity quality factor $Q_0$ which correlates with the interplay of Nb\textsubscript{2}O\textsubscript{5} vacancy generation and oxide thickness reduction. We localize this effect to the oxide itself and present the insignificant role of diffused interstitial oxygen in the underlying Nb by regrowing a new oxide \textit{via} wet oxidation which reveals a mitigation of aggravated TLS losses. We hypothesize that such vacancies in the pentoxide serve as magnetic impurities and are a source of TLS-driven RF loss.
- Abstract（参考訳）: 酸化ニオブからなる3次元超伝導無線周波数共振器と2次元トランスモン量子ビットの量子デコヒーレンスの主源を同定した。
時空二次イオン質量分析法 (ToF-SIMS) を用いて, バルクNb SRF共振器のRF特性および代表Nb試料の酸化物構造に及ぼすシーケンシャル \textit{in situ} 真空焼成処理の影響を調べたところ, Nb\textsubscript{2}O\textsubscript{5} の空隙発生と酸化物厚みの減少に相関する空洞品質係数$Q_0$の非単調進化が認められた。
この効果を酸化膜自体に局在させ, 酸化膜を酸化膜に再成長させることにより, TLS損失の緩和を図り, Nb中での拡散間質酸素の役割を明らかにした。
我々は、一酸化炭素中のこれらの空孔が磁気不純物であり、TLSによるRF損失の原因であると仮定する。
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