論文の概要: Quantifying Trapped Magnetic Vortex Losses in Niobium Resonators at mK Temperatures
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.14616v3
- Date: Tue, 27 May 2025 18:31:26 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-29 15:04:27.536084
- Title: Quantifying Trapped Magnetic Vortex Losses in Niobium Resonators at mK Temperatures
- Title（参考訳）: ニオブ共振器のmK温度におけるトラッピング磁性渦損失の定量
- Authors: D. Bafia, B. Abdisatarov, R. Pilipenko, Y. Lu, G. Eremeev, A. Romanenko, A. Grassellino,
- Abstract要約: ニオブ中の捕捉された磁気渦は超伝導共振器の性能を低下させるマイクロ波損失をもたらす。
フラックス誘起損失を分離し, 約2n$Omega$/mGの捕捉フラックスに対する感度を10mK, 6GHzで抽出した。
以上の結果から,ニオブをベースとしたトランスモンキュービットは,数百mGまでの捕捉されたフィールドレベルでの渦誘発散逸を許容できる可能性が示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Trapped magnetic vortices in niobium introduce microwave losses that degrade the performance of superconducting resonators. While such losses have been extensively studied above 1~K, we report here their direct quantification in the millikelvin and low-photon regime relevant to quantum devices. Using a high-quality factor 3-D niobium cavity cooled through its superconducting transition in controlled magnetic fields, we isolate flux-induced losses and extract a sensitivity to trapped flux of approximately 2~n$\Omega$/mG at 10~mK and 6~GHz. The decay rate is initially dominated by two-level system (TLS) losses from the native niobium pentoxide, with vortex-induced degradation of $T_1$ occurring above $B_{\text{trap}}\sim$~50~mG. In the absence of the oxide, even 10~mG of trapped flux limits performance $Q_0\sim$~10$^{10}$, or $T_1\sim$~350~ms, underscoring the need for stringent magnetic shielding. The sensitivity decreases with temperature and remains largely field-independent, whereas the flux-induced frequency shift exhibits a minimum near 0.8~K. These behaviors are well modeled assuming the thermal activation of pinning centers within the Gittleman-Rosenblum framework. Our results suggest that niobium-based transmon qubits can tolerate vortex-induced dissipation at trapped field levels up to several hundred mG, but achieving long coherence times still requires careful magnetic shielding to suppress lower-field losses from other mechanisms.
- Abstract（参考訳）: ニオブ中の捕捉された磁気渦は超伝導共振器の性能を低下させるマイクロ波損失をもたらす。
このような損失は1〜K以上で広く研究されているが、ここでは、ミリケルビンと量子デバイスに関連する低光子状態における直接量子化について報告する。
制御磁場中における超伝導転移によって冷却された高品質の3次元ニオブキャビティを用いて,フラックス誘起損失を分離し,約2〜n$\Omega$/mGの捕捉フラックスに対する感度を10〜mK,6〜GHzで抽出する。
崩壊速度は最初、ネイティブのニオブ五酸化ニオブからの2レベル系(TLS)の損失で支配され、ボルテックスによる劣化は、$B_{\text{trap}}\sim$~50~mGの上に生じる。
酸化物が存在しない場合、10〜mGの捕捉束制限性能は$Q_0\sim$~10$^{10}$、または$T_1\sim$~350~msであり、強い磁気シールドの必要性が強調される。
感度は温度とともに低下し、主に磁場に依存しないが、フラックス誘起の周波数シフトは0.8~K付近で最小となる。
これらの挙動は、Gittleman-Rosenblumフレームワーク内のピンニングセンターの熱活性化を前提として、よくモデル化されている。
以上の結果から,ニオブをベースとしたトランスモンクビットは,数百mGの範囲での渦誘発散逸を許容できるが,長いコヒーレンス時間を達成するためには,他の機構からの低磁場損失を抑制するため,注意深い磁気シールドが必要であることが示唆された。
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