論文の概要: Improving the lifetime of aluminum-based superconducting qubits through atomic layer etching and deposition

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.17474v1
• Date: Fri, 20 Jun 2025 20:41:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-24 19:06:36.431688
• Title: Improving the lifetime of aluminum-based superconducting qubits through atomic layer etching and deposition
• Title（参考訳）: 原子層エッチング・堆積によるアルミニウム系超伝導量子ビットの寿命向上
• Authors: Neha Mahuli, Joaquin Minguzzi, Jiansong Gao, Rachel Resnick, Sandra Diez, Cosmic Raj, Guillaume Marcaud, Matthew Hunt, Loren Swenson, Jefferson Rose, Oskar Painter, Ignace Jarrige,
• Abstract要約: シリコン上のアルミニウム薄膜からなる超伝導量子デバイスにおいて,原子層エッチングと堆積(ALE, ALD)を組み合わせた乾燥表面処理を行い,誘電損失を軽減する。 アルミニウム系共振器と平面トランスモン量子ビットの2レベル吸収による損失の2倍の低減を計測した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.11785699115424035
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a dry surface treatment combining atomic layer etching and deposition (ALE and ALD) to mitigate dielectric loss in fully fabricated superconducting quantum devices formed from aluminum thin films on silicon. The treatment, performed as a final processing step prior to device packaging, starts by conformally removing the native metal oxide and fabrication residues from the exposed surfaces through ALE before \textit{in situ} encapsulating the metal surfaces with a thin dielectric layer using ALD. We measure a two-fold reduction in loss attributed to two-level system (TLS) absorption in treated aluminum-based resonators and planar transmon qubits. Treated transmons with compact capacitor plates and gaps achieve median $Q$ and $T_1$ values of $3.69 \pm 0.42 \times 10^6$ and $196 \pm 22$~$\mu$s, respectively. These improvements were found to be sustained over several months. We discuss how the combination of ALE and ALD reverses fabrication-induced surface damages to significantly and durably improve device performance via a reduction of the TLS defect density in the capacitive elements.
• Abstract（参考訳）: シリコン上のアルミニウム薄膜からなる完全超伝導量子デバイスにおいて,原子層エッチングと堆積(ALE, ALD)を組み合わせた乾燥表面処理を行い,誘電損失を軽減する。 装置包装前の最終処理工程として行われる処理は、ALDを用いて金属表面を薄い誘電体層でカプセル化する前に、ALEを介して露光面からネイティブ金属酸化物及び製造残基を順に除去することから開始される。 アルミニウム系共振器と平面トランスモン量子ビットの2レベル吸収による損失の2倍の低減を計測した。 コンパクトなコンデンサプレートとギャップを持つ処理されたトランモンは、それぞれ$Q$と$T_1$の中央値が$3.69 \pm 0.42 \times 10^6$と$96 \pm 22$~$\mu$sとなる。 これらの改善は数ヶ月にわたって持続することが判明した。 ALEとALDの組み合わせによって製造による表面損傷が逆転し、容量素子のTLS欠陥密度の低減によりデバイス性能が大幅に向上する方法について論じる。

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