論文の概要: Direct Measurement of Microwave Loss in Nb Films for Superconducting Qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.08856v1
- Date: Thu, 11 Jul 2024 20:43:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-16 01:36:13.448706
- Title: Direct Measurement of Microwave Loss in Nb Films for Superconducting Qubits
- Title（参考訳）: 超伝導量子ビット用Nb薄膜のマイクロ波損失の直接測定
- Authors: B. Abdisatarov, D. Bafia, A. Murthy, G. Eremeev, H. E. Elsayed-Ali, J. Lee, A. Netepenko, C. P. A. Carlos, S. Leith, G. J. Rosaz, A. Romanenko, A. Grassellino,
- Abstract要約: ニオブ膜は現代の2次元超伝導量子ビットの重要な構成要素である。
我々は,HiPIMS法により作製したニオブ薄膜のマイクロ波消散が,バルクニオブSRFキャビティの高内在的品質因子に類似していることを示した。
- 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: Niobium films are a key component in modern two-dimensional superconducting qubits, yet their contribution to the total qubit decay rate is not fully understood. The presence of different layers of materials and interfaces makes it difficult to identify the dominant loss channels in present two-dimensional qubit designs. In this paper we present the first study which directly correlates measurements of RF losses in such films to material parameters by investigating a high-power impulse magnetron sputtered (HiPIMS) film atop a three-dimensional niobium superconducting radiofrequency (SRF) resonator. By using a 3D SRF structure, we are able to isolate the niobium film loss from other contributions. Our findings indicate that microwave dissipation in the HiPIMS-prepared niobium films, within the quantum regime, resembles that of record-high intrinsic quality factor of bulk niobium SRF cavities, with lifetimes extending into seconds. Microstructure and impurity level of the niobium film do not significantly affect the losses. These results set the scale of microwave losses in niobium films and show that niobium losses do not dominate the observed coherence times in present two-dimensional superconducting qubit designs, instead highlighting the dominant role of the dielectric oxide in limiting the performance. We can also set a bound for when niobium film losses will become a limitation for qubit lifetimes.
- Abstract（参考訳）: ニオブ膜は現代の2次元超伝導量子ビットの重要な構成要素であるが、全量子ビット崩壊率への寄与は十分に理解されていない。
材料と界面の異なる層が存在するため、現在の2次元量子ビット設計において支配的な損失チャネルを特定することは困難である。
本稿では、3次元ニオブ超伝導高周波共振器(SRF)上に高出力インパルスマグネトロンスパッタ(HiPIMS)膜を作製し、これらのフィルム中のRF損失を材料パラメータと直接相関する最初の研究について述べる。
3次元SRF構造を用いることで、ニオブフィルムの損失を他のコントリビューションから分離することができる。
以上の結果から,HiPIMS法により作製したニオブ薄膜のマイクロ波消散は,バルクニオブSRFキャビティの本質的品質因子に似ており,寿命は数秒に及んでいることが示唆された。
ニオブ薄膜の微細構造と不純物レベルは損失に大きく影響しない。
これらの結果は, ニオブ膜におけるマイクロ波損失のスケールを設定し, ニオブ損失が現在の2次元超伝導量子ビット設計における観察されたコヒーレンス時間を支配せず, 代わりに誘電体酸化物が性能を抑える役割を強調した。
また、ニオブフィルムの損失がキュービット寿命の制限になる場合の限界を設定することもできる。
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