論文の概要: Acceptor-induced bulk dielectric loss in superconducting circuits on silicon

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.17155v1
• Date: Tue, 27 Feb 2024 02:41:40 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-28 18:02:25.224665
• Title: Acceptor-induced bulk dielectric loss in superconducting circuits on silicon
• Title（参考訳）: シリコン上の超伝導回路におけるアクセプター誘起バルク誘電損失
• Authors: Zi-Huai Zhang, Kadircan Godeneli, Justin He, Mutasem Odeh, Haoxin Zhou, Srujan Meesala, Alp Sipahigil
• Abstract要約: シリコン中のホウ素アクセプターは超伝導回路のための強結合TLS浴であることを示す。 ホウ素のスピン軌道構造により, 磁場中での誘電損失を低減できることを示す。 この研究は超伝導回路のためのTLS浴に関する最初の詳細な顕微鏡的記述を提供する。
• 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: The performance of superconducting quantum circuits is primarily limited by dielectric loss due to interactions with two-level systems (TLS). State-of-the-art circuits with engineered material interfaces are approaching a limit where dielectric loss from bulk substrates plays an important role. However, a microscopic understanding of dielectric loss in crystalline substrates is still lacking. In this work, we show that boron acceptors in silicon constitute a strongly coupled TLS bath for superconducting circuits. We discuss how the electronic structure of boron acceptors leads to an effective TLS response in silicon. We sweep the boron concentration in silicon and demonstrate the bulk dielectric loss limit from boron acceptors. We show that boron-induced dielectric loss can be reduced in a magnetic field due to the spin-orbit structure of boron. This work provides the first detailed microscopic description of a TLS bath for superconducting circuits, and demonstrates the need for ultrahigh purity substrates for next-generation superconducting quantum processors.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子回路の性能は主に2レベルシステム(tls)との相互作用による誘電損失によって制限される。 材料界面を有する最先端回路はバルク基板からの誘電損失が重要な役割を果たす限界に近づいている。 しかし、結晶性基板の誘電損失の微視的理解はまだ不十分である。 本研究では,シリコン中のホウ素アクセプターが超伝導回路の強結合型tls浴を構成することを示す。 ホウ素受容体の電子構造がシリコンのTLS応答に与える影響を論じる。 シリコン中のホウ素濃度を網羅し、ホウ素受容体からのバルク誘電損失限界を示す。 ホウ素が誘起する誘電損失は、ホウ素のスピン軌道構造により磁場中で低減できることを示した。 この研究は超伝導回路のためのTLS浴について初めて詳細に説明し、次世代超伝導量子プロセッサのための超高純度基板の必要性を示す。

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