論文の概要: Power and temperature dependent model for High Q superconductors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.06291v1
• Date: Thu, 12 May 2022 18:10:24 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-13 09:29:40.890269
• Title: Power and temperature dependent model for High Q superconductors
• Title（参考訳）: 高温超伝導体の電力・温度依存性モデル
• Authors: Ashish Alexander ((1) Laboratory for Physical Sciences, University of Maryland (2) Department of Electrical Engineering, University of Maryland), Christopher G. Weddle ((1) Laboratory for Physical Sciences, University of Maryland), Christopher J.K. Richardson ((1) Laboratory for Physical Sciences, University of Maryland (3) Department of Material Science and Engineering, University of Maryland)
• Abstract要約: コプラナー導波管型超伝導共振器の内部品質係数の測定は、超伝導装置の損失を小さくする確立された方法である。 過剰な非平衡準粒子は、回路量子力学で使用される平面超伝導共振器の品質係数を制限することもできる。 ここでは、TLSと準粒子損失を同時に分離する共振器損失を評価するために、2温度・電力・温度依存モデルを提案する。
• 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: Measuring the internal quality factor of coplanar waveguide superconducting resonators is an established method of determining small losses in superconducting devices. Traditionally, the resonator losses are only attributed to two-level system (TLS) defects using a power dependent model for the quality factor. However, excess non-equilibrium quasiparticles can also limit the quality factor of the planar superconducting resonators used in circuit quantum electrodynamics. At millikelvin temperatures, quasiparticles can be generated by breaking Cooper pairs via a single high-energy or multiple sub-gap photons. Here a two-temperature, power and temperature dependent model is proposed to evaluate resonator losses for isolating TLS and quasiparticle loss simultaneously. The model combines the conventional TLS power and temperature dependence with an effective temperature non-equilibrium quasiparticle description of the superconducting loss. The quasiparticle description is based on the quasiparticle number density calculated using rate equations for an external quasiparticle generation source, recombination, and trapping. The number density is translated to an effective temperature using a thermal distribution that may be different from the bath. Experimental measurements of high-quality factor resonators fabricated from single crystal aluminum and titanium nitride thin films on silicon are interpreted with the presented model. This approach enables identification of quasiparticle and TLS loss, resulting in the determination that the TiN resonator has comparable TLS and quasiparticle loss at low power and low-temperature, while the low-temperature Al resonator behavior is dominated by non-equilibrium quasiparticle loss.
• Abstract（参考訳）: コプラナー導波路超伝導共振器の内部品質係数の測定は、超伝導装置の損失を小さくする確立された方法である。 従来、共振器の損失は、品質係数のパワー依存モデルを用いた2レベルシステム(tls)欠陥のみに起因している。 しかし、過剰な非平衡準粒子は、回路量子電磁力学で使用される平面超伝導共振器の品質因子を制限できる。 ミリケルビン温度では、準粒子はクーパー対を1つの高エネルギーまたは複数のサブギャップ光子によって破ることで生成される。 ここでは、TLSと準粒子損失を同時に分離する共振器損失を評価するために、2温度・電力・温度依存モデルを提案する。 このモデルは、従来のTLSパワーと温度依存性と、超伝導損失の効果的な温度非平衡準粒子記述を組み合わせる。 準粒子記述は、外部準粒子生成源のレート方程式を用いて計算された準粒子数密度、組換えおよびトラップに基づいている。 数密度は、浴と異なる熱分布を用いて有効温度に変換される。 シリコン上の単結晶アルミニウムおよび窒化チタン薄膜から作製した高品質因子共振器の実験的測定を本モデルと解釈した。 このアプローチにより、準粒子とTLS損失の同定が可能となり、TiN共振器は低出力および低温でのTLSと準粒子の損失に匹敵するが、低温Al共振器の挙動は非平衡準粒子の損失に支配される。

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