論文の概要: Crystallinity in Niobium oxides: A pathway to mitigate Two-Level System Defects in Niobium 3D Resonator for quantum applications
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.06805v1
- Date: Wed, 09 Oct 2024 12:02:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-10 14:26:04.988364
- Title: Crystallinity in Niobium oxides: A pathway to mitigate Two-Level System Defects in Niobium 3D Resonator for quantum applications
- Title（参考訳）: ニオブ酸化物の結晶性:ニオブ3次元共振器における二層系欠陥の量子的応用
- Authors: Y. Kalboussi, I. Curci, F. Miserque, D. Troadec, N. Brun, M. Walls, G. Jullien, F. Eozenou, M. Baudrier, L. Maurice, T. Proslier,
- Abstract要約: 2レベル系(TLS)欠陥は超伝導量子回路におけるデコヒーレンスの主要な原因である。
650degCでの10時間高真空加熱処理により3次元超伝導ニオブ共振器の2レベル系損失の低減を実証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Materials imperfections in Nniobium based superconducting quantum circuits, in particular, two-level-system (TLS) defects, are a major source of decoherence, ultimately limiting the performance of quantum computation and sensing. Thus, identifying and understanding the microscopic origin of possible TLS defects in these devices and developing strategies to eliminate them is key to superconducting qubit performance improvement. In this paper, we demonstrate the reduction of two-level system losses in three-dimensional superconducting radio frequency (SRF) niobium resonators by a 10-hour high vacuum (HV) heat treatment at 650{\deg}C, even after exposure to air and high pressure rinsing (HPR). By probing the effect of this annealing on niobium samples using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and high-resolution scanning transmission electron microscopy (STEM), we witness an alteration of the native oxide composition re-grown after air exposure and HPR and the creation of nano-scale crystalline oxide regions, which correlates with the measured tenfold quality factor enhancement at low fields of the 1.3 GHz niobium resonator.
- Abstract（参考訳）: ニオブ系超伝導量子回路の材料欠陥、特に2レベル系(TLS)欠陥はデコヒーレンスの主要な原因であり、究極的には量子計算とセンシングの性能を制限している。
したがって、これらのデバイスにおけるTLS欠陥の微視的起源を特定し、それらを取り除くための戦略を開発することが、超伝導量子ビット性能改善の鍵となる。
本稿では,650{\deg}Cでの10時間高真空(HV)加熱処理による3次元超伝導ニオブ共振器の2レベル系損失の低減効果を示す。
X線光電子分光法 (XPS) と高分解能走査透過電子顕微鏡 (STEM) を用いて, この熱処理がニオブ試料に及ぼす影響を調べたところ, 大気暴露とHPR後に生長したネイティブオキシド組成の変化とナノスケールの結晶性酸化物領域の形成が, 1.3GHzニオブ共振器の低磁場における10倍品質係数の増大と相関していることがわかった。
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