論文の概要: High temporal stability of niobium superconducting resonators by surface passivation with organophosphonate self-assembled monolayers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.15957v1
• Date: Thu, 21 Aug 2025 20:50:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-25 16:42:36.186414
• Title: High temporal stability of niobium superconducting resonators by surface passivation with organophosphonate self-assembled monolayers
• Title（参考訳）: 有機ホスホネート自己組織化単分子膜による表面通過によるニオブ超伝導共振器の高時間安定性
• Authors: Harsh Gupta, Rui Pereira, Leon Koch, Niklas Bruckmoser, Moritz Singer, Benedikt Schoof, Manuel Kompatscher, Stefan Filipp, Marc Tornow,
• Abstract要約: 酸化除去後のNb薄膜上でのアルキルホスホネート自己集合単分子膜(SAM)の成長を報告する。 受動共振器は単一光子レベルにおいて80%の損失が認められたが、SAM受動共振器は時間安定性に優れていた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7591465402018172
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: One main limiting factor towards achieving high coherence times in superconducting circuits is two level system (TLS) losses. Mitigating such losses requires controlling the formation of native oxides at the metal-air interface. Here, we report the growth of alkyl-phosphonate self-assembled monolayers (SAMs) on Nb thin films following oxide removal. The impact of passivation was evaluated via the performance of coplanar waveguide resonators at 10mK, in terms of quality factor and resonant frequency, over six days of air exposure. Un-passivated resonators exhibited an ~80% increase in loss at single-photon power levels, whereas SAM-passivated resonators maintained excellent temporal stability, attributed to suppressed oxide regrowth. By employing a two-component TLS model, we discern distinct prominent loss channels for each resonator type and quantified the characteristic TLS loss of the SAMs to be ~5x10^-7. We anticipate our passivation methodology to offer a promising route toward industrial-scale qubit fabrication, particularly where long-term device stability is critical.
• Abstract（参考訳）: 超伝導回路における高コヒーレンス時間を達成するための主な制限要因は、2レベル系(TLS)損失である。 このような損失を緩和するには、金属-空気界面におけるネイティブ酸化物の形成を制御する必要がある。 ここでは,酸化除去後のNb薄膜上でのアルキルホスホネート自己集合単分子膜(SAM)の成長について報告する。 10mKにおけるコプラナー導波管共振器の性能を6日間の空気暴露で評価した。 非受動共振器は単光子レベルにおいて約80%の損失を示したが、SAM受動共振器は酸化再成長抑制による時間安定性に優れていた。 2成分TLSモデルを用いることで、各共振器タイプごとに顕著な損失チャネルを識別し、SAMの特性TLS損失を5x10^-7とする定量化を行う。 我々は、特に長期デバイス安定性が重要となる産業規模の量子ビット製造への道のりを提供するため、我々のパスベーション手法を期待する。

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