論文の概要: Thin-film quartz for high-coherence piezoelectric phononic crystal resonators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.14660v1
• Date: Thu, 20 Jun 2024 18:27:10 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-24 18:08:45.623059
• Title: Thin-film quartz for high-coherence piezoelectric phononic crystal resonators
• Title（参考訳）: 高コヒーレンス圧電フォトニック結晶共振器用薄膜石英
• Authors: Alec L. Emser, Cyril Metzger, Brendon C. Rose, Konrad W. Lehnert,
• Abstract要約: 圧電性フォトニック結晶共振器(PCR)は、音響量子処理のための有望なプラットフォームである。 我々は新しい基質である薄膜石英からPCRを作製した。 これらの装置の損失チャネルを特徴付けるとともに,低電力応答はTLS浴との結合によって制限されることがわかった。
• 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: Piezoelectric phononic crystal resonators (PCRs) are a promising platform for acoustic quantum processing, yet their performance is currently limited by coupling to an ensemble of saturable two-level system (TLS) defects within the resonator material. Motivated by its excellent bulk mechanical properties and high crystallinity, we address this by fabricating PCRs from a new substrate: thin-film quartz. At single-phonon powers and millikelvin temperatures -- requisite conditions for quantum phononic processing -- we demonstrate large internal mechanical quality factors, $Q_i > 160,000$. This represents an order of magnitude improvement in single-phonon lifetimes for piezoelectric PCR. We characterize the loss channels in these devices and find that, although improved, the low-power response is still limited by coupling to a TLS bath and that a significant portion of the TLSs are associated with the aluminum coupling electrodes. To explore the high-power response we perform ringdown measurements and demonstrate high-power quality factor-frequency products $Q_i \cdot f = 1.4 \times 10^{16}$ Hz.
• Abstract（参考訳）: 圧電性フォトニック結晶共振器(PCR)は、音響量子処理のための有望なプラットフォームであるが、現在は共振器材料内の飽和2レベル系(TLS)欠陥のアンサンブルに結合することによって性能が制限されている。 優れたバルク力学的特性と高い結晶性により、新しい基質である薄膜石英からPCRを作製することで、この問題に対処する。 シングルフォノンパワーとミリケルビン温度 -- 量子フォノン処理に必要な条件 -- では、大きな内部機械的品質因子である$Q_i > 160,000$を実証する。 これは、圧電性PCRの単一フォノン寿命において、桁違いに改善されたことを示している。 これらの装置の損失チャネルを特徴付けるとともに,低出力応答はTLS浴とのカップリングによって制限され,TLSのかなりの部分がアルミニウムカップリング電極と関連していることがわかった。 高出力応答を探索するため、リングダウン測定を行い、Q_i \cdot f = 1.4 \times 10^{16}$ Hz の高出力品質係数周波数積を実演する。

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