論文の概要: Improving Transmon Qubit Performance with Fluorine-based Surface Treatments
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.08089v1
- Date: Thu, 10 Jul 2025 18:02:58 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-14 18:03:54.139078
- Title: Improving Transmon Qubit Performance with Fluorine-based Surface Treatments
- Title（参考訳）: フッ素系表面処理によるトランペットクビット性能の向上
- Authors: Michael A. Gingras, Bethany M. Niedzielski, Kevin A. Grossklaus, Duncan Miller, Felipe Contipelli, Kate Azar, Luke D. Burkhart, Gregory Calusine, Daniel Davis, Renée DePencier Piñero, Jeffrey M. Gertler, Thomas M. Hazard, Cyrus F. Hirjibehedin, David K. Kim, Jeffrey M. Knecht, Alexander J. Melville, Christopher O'Connell, Robert A. Rood, Ali Sabbah, Hannah Stickler, Jonilyn L. Yoder, William D. Oliver, Mollie E. Schwartz, Kyle Serniak,
- Abstract要約: 2つのフッ素系湿式エッチを用いて、固定周波数のトランモン量子ビットのジョセフソン接合(JJ)の下にあるシリコン表面を処理している。
表面処理は、最高性能のプロセスにおいて、エネルギー緩和時間を著しく改善する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 25.973305185093782
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Reducing materials and processing-induced decoherence is critical to the development of utility-scale quantum processors based on superconducting qubits. Here we report on the impact of two fluorine-based wet etches, which we use to treat the silicon surface underneath the Josephson junctions (JJs) of fixed-frequency transmon qubits made with aluminum base metallization. Using several materials analysis techniques, we demonstrate that these surface treatments can remove germanium residue introduced by our JJ fabrication with no other changes to the overall process flow. These surface treatments result in significantly improved energy relaxation times for the highest performing process, with median $T_1=334~\mu$s, corresponding to quality factor $Q=6.6\times10^6$. This result suggests that the metal-substrate interface directly underneath the JJs was a major contributor to microwave loss in these transmon qubit circuits prior to integration of these surface treatments. Furthermore, this work illustrates how materials analysis can be used in conjunction with quantum device performance metrics to improve performance in superconducting qubits.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビットに基づく実用規模の量子プロセッサの開発には、材料削減と処理誘起デコヒーレンスが不可欠である。
本報告では, アルミニウム基金属化法により作製した固定周波数トランスモン量子ビットのジョセフソン接合(JJ)の下面のシリコン表面を処理するための2つのフッ素系湿式エッチの影響について報告する。
いくつかの材料分析技術を用いて,JJによるゲルマニウム残基の除去が可能であり,プロセスフロー全体の変化は見られなかった。
これらの表面処理により、最高性能プロセスのエネルギー緩和時間が大幅に改善され、中央値がT_1=334~\mu$sとなり、品質係数がQ=6.6\times10^6$となる。
この結果は、JJの直下にある金属-基板界面が、これらの表面処理が統合される前に、これらのトランスモン量子ビット回路のマイクロ波損失に大きく寄与したことを示唆している。
さらに, 超伝導量子ビットの性能向上のために, 材料分析と量子デバイス性能指標の併用が可能であることを示す。
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