論文の概要: Anomalous Loss Reduction Below Two-Level System Saturation in Aluminum Superconducting Resonators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.11742v6
• Date: Wed, 29 Nov 2023 16:31:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-01 04:33:07.426474
• Title: Anomalous Loss Reduction Below Two-Level System Saturation in Aluminum Superconducting Resonators
• Title（参考訳）: アルミニウム超伝導共振器の2レベル飽和下での異常損失低減
• Authors: Tamin Tai, Jingnan Cai, Steven M. Anlage
• Abstract要約: 容量結合型半波長コプラナー導波路共振器について検討した。 2レベル系(TLS)は、数光子および低温状態において主要な損失源となる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Superconducting resonators are widely used in many applications such as qubit readout for quantum computing, and kinetic inductance detectors. These resonators are susceptible to numerous loss and noise mechanisms, especially the dissipation due to two-level systems (TLS) which become the dominant source of loss in the few-photon and low temperature regime. In this study, capacitively-coupled aluminum half-wavelength coplanar waveguide resonators are investigated. Surprisingly, the loss of the resonators was observed to decrease with a lowering temperature at low excitation powers and temperatures below the TLS saturation. This behavior is attributed to the reduction of the TLS resonant response bandwidth with decreasing temperature and power to below the detuning between the TLS and the resonant photon frequency in a discrete ensemble of TLS. When response bandwidths of TLS are smaller than their detunings from the resonance, the resonant response and thus the loss is reduced. At higher excitation powers, the loss follows a logarithmic power dependence, consistent with predictions from the generalized tunneling model (GTM). A model combining the discrete TLS ensemble with the GTM is proposed and matches the temperature and power dependence of the measured internal loss of the resonator with reasonable parameters.
• Abstract（参考訳）: 超伝導共振器は量子コンピューティングのためのキュービットリードアウトや運動インダクタンス検出器など多くの用途で広く使われている。 これらの共振器は、多くの損失とノイズ機構、特に、少数の光子と低温状態において主な損失源となる2レベル系(TLS)による消音の影響を受けやすい。 本研究では, 容量結合型半波長コプラナー導波路共振器について検討した。 意外なことに, 共振器の損失は低励磁温度とTLS飽和度以下の温度で減少することが観察された。 この挙動は、TLSの離散アンサンブルにおけるTLSと共振光子周波数の遅延を減らし、TLSの温度と電力を低下させることによるTLS共鳴応答帯域の減少に起因する。 TLSの応答帯域幅が共振器からの遅延よりも小さい場合、共振器応答が小さくなり、損失が減少する。 より高い励起力では、損失は一般化トンネルモデル(GTM)の予測と一致する対数的パワー依存に従う。 離散TLSアンサンブルとGTMを組み合わせたモデルを提案し、測定した共振器内部損失の温度と電力依存性を合理的パラメータと一致させる。

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