論文の概要: Disentangling Losses in Tantalum Superconducting Circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.07848v1
• Date: Thu, 19 Jan 2023 02:02:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-20 15:54:19.502465
• Title: Disentangling Losses in Tantalum Superconducting Circuits
• Title（参考訳）: タンタル超伝導回路における異方性損失
• Authors: Kevin D. Crowley, Russell A. McLellan, Aveek Dutta, Nana Shumiya, Alexander P. M. Place, Xuan Hoang Le, Youqi Gang, Trisha Madhavan, Nishaad Khedkar, Yiming Cady Feng, Esha A. Umbarkar, Xin Gui, Lila V. H. Rodgers, Yichen Jia, Mayer M. Feldman, Stephen A. Lyon, Mingzhao Liu, Robert J. Cava, Andrew A. Houck, Nathalie P. de Leon
• Abstract要約: 最近発見されたタンタル系量子ビットの寿命は0.3msを超える。 温度, マイクロ波光子数, デバイス形状に対する損失の依存性を調べることにより, 材料関連損失の定量化を行う。 4つの異なる表面条件により、異なる表面TLS源に付随する線形吸収を定量的に抽出する。 最後に、単一光子パワーにおける化学処理の影響、および量子ビットデバイスの性能に関する条件を定量化する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 40.00209231119813
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Superconducting qubits are a leading system for realizing large scale quantum processors, but overall gate fidelities suffer from coherence times limited by microwave dielectric loss. Recently discovered tantalum-based qubits exhibit record lifetimes exceeding 0.3 ms. Here we perform systematic, detailed measurements of superconducting tantalum resonators in order to disentangle sources of loss that limit state-of-the-art tantalum devices. By studying the dependence of loss on temperature, microwave photon number, and device geometry, we quantify materials-related losses and observe that the losses are dominated by several types of saturable two level systems (TLSs), with evidence that both surface and bulk related TLSs contribute to loss. Moreover, we show that surface TLSs can be altered with chemical processing. With four different surface conditions, we quantitatively extract the linear absorption associated with different surface TLS sources. Finally, we quantify the impact of the chemical processing at single photon powers, the relevant conditions for qubit device performance. In this regime we measure resonators with internal quality factors ranging from 5 to 15 x 10^6, comparable to the best qubits reported. In these devices the surface and bulk TLS contributions to loss are comparable, showing that systematic improvements in materials on both fronts will be necessary to improve qubit coherence further.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビットは大規模量子プロセッサを実現するための主要なシステムであるが、全体的なゲート忠実度はマイクロ波誘電損失によってコヒーレンス時間に制限される。 近年発見されたタンタル系量子ビットの寿命は0.3msを超えており, 超伝導タンタル共振器の系統的, 詳細な測定を行い, 最先端タンタルデバイスに限る損失源を歪めている。 温度、マイクロ波光子数、デバイス形状への損失の依存性を調べることで、材料に関連した損失を定量化し、その損失が数種類の飽和2レベルシステム(tlss)によって支配されていることを観察し、表面およびバルク関連tlsの両方が損失に寄与することを示す。 さらに, 化学処理により表面TLSを変化させることができることを示す。 4つの異なる表面条件により、異なる表面TLS源に付随する線形吸収を定量的に抽出する。 最後に、単一光子パワーにおける化学処理の影響、および量子ビットデバイスの性能に関する条件を定量化する。 この方式では、5から15×10^6の範囲で内部品質因子を持つ共振器を計測する。 これらのデバイスでは、損失に対する表面的およびバルクTLSの寄与は同等であり、クォービットコヒーレンスをさらに改善するためには、両面の材料を体系的に改善する必要がある。

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