論文の概要: Identifying Materials-Level Sources of Performance Variation in Superconducting Transmon Qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.14424v1
- Date: Tue, 18 Mar 2025 16:58:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-19 14:14:02.907891
- Title: Identifying Materials-Level Sources of Performance Variation in Superconducting Transmon Qubits
- Title（参考訳）: 材料同定-超伝導トランスモン量子ビットの性能変化のレベル源
- Authors: Akshay A. Murthy, Mustafa Bal, Michael J. Bedzyk, Hilal Cansizoglu, Randall K. Chan, Venkat Chandrasekhar, Francesco Crisa, Amlan Datta, Yanpei Deng, Celeo D. Matute Diaz, Vinayak P. Dravid, David A. Garcia-Wetten, Sabrina Garattoni, Sunil Ghimire, Dominic P. Goronzy, Sebastian de Graaf, Sam Haeuser, Mark C. Hersam, Dieter Isheim, Kamal Joshi, Richard Kim, Saagar Kolachina, Cameron J. Kopas, Matthew J. Kramer, Ella O. Lachman, Jaeyel Lee, Peter G. Lim, Andrei Lunin, William Mah, Jayss Marshall, Josh Y. Mutus, Jin-Su Oh, David Olaya, David P. Pappas, Joong-mok Park, Ruslan Prozorov, Roberto dos Reis, David N. Seidman, Zuhawn Sung, Makariy Tanatar, Mitchell J. Walker, Jigang Wang, Haotian Wu, Lin Zhou, Shaojiang Zhu, Anna Grassellino, Alexander Romanenko,
- Abstract要約: 本研究では、超伝導トランスモン量子ビットチップと既知の性能指標を用いて、デバイス間性能変動の基盤となる材料レベルソースを特定する。
エッチング基板トレンチの深さ, 表面酸化物の厚さ, 側壁の形状の変動の傾向を調べた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 26.66074175116984
- License:
- Abstract: The Superconducting Materials and Systems (SQMS) Center, a DOE National Quantum Information Science Research Center, has conducted a comprehensive and coordinated study using superconducting transmon qubit chips with known performance metrics to identify the underlying materials-level sources of device-to-device performance variation. Following qubit coherence measurements, these qubits of varying base superconducting metals and substrates have been examined with various nondestructive and invasive material characterization techniques at Northwestern University, Ames National Laboratory, and Fermilab as part of a blind study. We find trends in variations of the depth of the etched substrate trench, the thickness of the surface oxide, and the geometry of the sidewall, which when combined, lead to correlations with the T$_1$ lifetime across different devices. In addition, we provide a list of features that varied from device to device, for which the impact on performance requires further studies. Finally, we identify two low-temperature characterization techniques that may potentially serve as proxy tools for qubit measurements. These insights provide materials-oriented solutions to not only reduce performance variations across neighboring devices, but also to engineer and fabricate devices with optimal geometries to achieve performance metrics beyond the state-of-the-art values.
- Abstract（参考訳）: The Superconducting Materials and Systems (SQMS) Center, a DOE National Quantum Information Science Research Center, has performed a comprehensive and coordinateed study usingconducting transmon qubit chips with known performance metrics to identified the underlying materials-level source of device-to-device performance variation。
クビットコヒーレンス測定の後、これらの様々な塩基性超伝導金属と基板の量子ビットを、ノースウェスタン大学、エイムズ国立研究所、フェルミラブの様々な非破壊的・侵襲的な材料特性評価技術を用いて、ブラインド研究の一環として調査した。
エッチング基板溝の深さ, 表面酸化物の厚さ, 側壁の形状の変動の傾向を調べたところ, 組み合わせるとT$_1$寿命との相関関係が得られた。
さらに、デバイスからデバイスまで多様な機能のリストを提供し、パフォーマンスへの影響についてさらに研究する必要がある。
最後に、量子ビット測定のプロキシツールとして機能する可能性のある2つの低温キャラクタリゼーション手法を同定する。
これらの洞察は、隣接するデバイス間のパフォーマンスのばらつきを減らすだけでなく、最適なジオメトリーを持つデバイスを設計し、製造して、最先端の値を超えるパフォーマンス指標を達成するための材料指向のソリューションを提供する。
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