論文の概要: Enhancing Intrinsic Quality Factors Approaching 10 Million in Superconducting Planar Resonators via Spiral Geometry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.17901v1
• Date: Tue, 25 Feb 2025 06:54:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-26 15:22:03.707382
• Title: Enhancing Intrinsic Quality Factors Approaching 10 Million in Superconducting Planar Resonators via Spiral Geometry
• Title（参考訳）: スパイラル幾何学による1000万の超伝導平面共振器の固有品質係数向上
• Authors: Yusuke Tominaga, Shotaro Shirai, Yuji Hishida, Hirotaka Terai, Atsushi Noguchi,
• Abstract要約: シリコンウェハ上にドメイン整合エピタキシャル成長した窒化チタン(TiN)を用いてアルキメデススパイラル共振器(ASR)を作製した。 ASRは1光子レベルが$Q_mathrmi = (9.6 pm 1.5)×106$、高出力が$Q_mathrmi = (9.91 pm 0.39)×107$という固有の品質係数を達成し、従来のコプラナー導波管(CPW)共振器よりも大幅に優れている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: This study investigates the use of spiral geometry in superconducting resonators to achieve high intrinsic quality factors, crucial for applications in quantum computation and quantum sensing. We fabricated Archimedean Spiral Resonators (ASRs) using domain-matched epitaxially grown titanium nitride (TiN) on silicon wafers, achieving intrinsic quality factors of $Q_\mathrm{i} = (9.6 \pm 1.5) \times 10^6$ at the single-photon level and $Q_\mathrm{i} = (9.91 \pm 0.39) \times 10^7$ at high power, significantly outperforming traditional coplanar waveguide (CPW) resonators. We conducted a comprehensive numerical analysis using COMSOL to calculate surface participation ratios (PRs) at critical interfaces: metal-air, metal-substrate, and substrate-air. Our findings reveal that ASRs have lower PRs than CPWs, explaining their superior quality factors and reduced coupling to two-level systems (TLSs).
• Abstract（参考訳）: 本研究では, 超伝導共振器におけるスパイラル幾何学を用いて, 量子計算や量子センシングへの応用に欠かせない, 内在的品質因子を実現する。 シリコンウェハ上にドメインマッチングしたエピタキシャル窒化チタン (TiN) を用いてアルキメデススパイラル共振器 (ASR) を作製し, 単光子レベルではQ_\mathrm{i} = (9.6 \pm 1.5) \times 10^6$, 高出力ではQ_\mathrm{i} = (9.91 \pm 0.39) \times 10^7$, 従来のコプラナー導波管 (CPW) 共振器よりも優れた特性を示した。 我々はCOMSOLを用いた総合的な数値解析を行い,金属-空気,金属-基板,基板-空気の表面積比(PR)を計算した。 以上の結果から, ASR は CPW よりも PR が低いことが判明した。

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