論文の概要: Chemical profiles of the oxides on tantalum in state of the art superconducting circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.04567v1
• Date: Wed, 11 Jan 2023 16:49:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-12 17:54:48.627089
• Title: Chemical profiles of the oxides on tantalum in state of the art superconducting circuits
• Title（参考訳）: art超電導回路の状態におけるタンタル上の酸化物の化学プロファイル
• Authors: Russell A. McLellan, Aveek Dutta, Chenyu Zhou, Yichen Jia, Conan Weiland, Xin Gui, Alexander P. M. Place, Kevin D. Crowley, Xuan Hoang Le, Trisha Madhavan, Youqi Gang, Lukas Baker, Ashley R. Head, Iradwikanari Waluyo, Ruoshui Li, Kim Kisslinger, Adrian Hunt, Ignace Jarrige, Stephen A. Lyon, Andi M. Barbour, Robert J. Cava, Andrew A. Houck, Steven L. Hulbert, Mingzhao Liu, Andrew L. Walter, Nathalie P. de Leon
• Abstract要約: トランスモンのコンデンサの金属をタンタルに置き換えると 超伝導量子ビットの 記録的な緩和とコヒーレンス時間が得られる 可変エネルギーX線光電子分光法(VEXPS)を用いて,c面サファイア上に成長したタンタル膜の化学組成を調べた。 これらのタンタル酸化状態の体積と深さの分布は様々な化学処理によってどのように変化するかを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 36.83434108014009
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Over the past decades, superconducting qubits have emerged as one of the leading hardware platforms for realizing a quantum processor. Consequently, researchers have made significant effort to understand the loss channels that limit the coherence times of superconducting qubits. A major source of loss has been attributed to two level systems that are present at the material interfaces. We recently showed that replacing the metal in the capacitor of a transmon with tantalum yields record relaxation and coherence times for superconducting qubits, motivating a detailed study of the tantalum surface. In this work, we study the chemical profile of the surface of tantalum films grown on c-plane sapphire using variable energy X-ray photoelectron spectroscopy (VEXPS). We identify the different oxidation states of tantalum that are present in the native oxide resulting from exposure to air, and we measure their distribution through the depth of the film. Furthermore, we show how the volume and depth distribution of these tantalum oxidation states can be altered by various chemical treatments. By correlating these measurements with detailed measurements of quantum devices, we can improve our understanding of the microscopic device losses.
• Abstract（参考訳）: 過去数十年間、超伝導量子ビットは量子プロセッサを実現するための主要なハードウェアプラットフォームの一つとして現れてきた。 その結果、研究者は超伝導量子ビットのコヒーレンス時間を制限する損失チャネルを理解することに多大な努力をした。 損失の主な原因は、材料界面に存在する2つのレベルシステムに起因する。 近年,トランスモンのコンデンサ中の金属をタンタルに置き換えることで,超伝導量子ビットの磁気緩和とコヒーレンス時間が得られることが明らかとなり,タンタル表面の詳細な研究が動機となった。 本研究では, 可変エネルギーX線光電子分光法(VEXPS)を用いて, C面サファイア上に成長したタンタル膜の表面の化学組成を調べた。 大気に曝露して自然酸化物に存在するタンタルの異なる酸化状態を同定し,膜の深さを通してその分布を計測した。 さらに, 様々な化学処理によってタンタル酸化状態の体積と深さの分布が変化することを示した。 これらの測定を量子デバイスの詳細な測定と相関させることで、顕微鏡デバイス損失の理解を深めることができる。

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