論文の概要: Loss Mechanisms in High-coherence Multimode Mechanical Resonators Coupled to Superconducting Circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.22117v1
• Date: Wed, 25 Feb 2026 17:04:50 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-26 18:19:16.922498
• Title: Loss Mechanisms in High-coherence Multimode Mechanical Resonators Coupled to Superconducting Circuits
• Title（参考訳）: 超伝導回路に結合した高コヒーレンス多モードメカニカル共振器の損失機構
• Authors: Raquel Garcia Belles, Alexander Anferov, Lukas F. Deeg, Loris Colicchio, Arianne Brooks, Tom Schatteburg, Maxwell Drimmer, Ines C. Rodrigues, Rodrigo Benevides, Marco Liffredo, Jyotish Patidar, Oleksandr Pshyk, Matteo Fadel, Luis Guillermo Villanueva, Sebastian Siol, Gerhard Kirchmair, Yiwen Chu,
• Abstract要約: 高オーバトンバルク波共振器 (HBAR) は, 無視できる劣化を伴う非常に高品質な特性を示しており, 有望である。 我々は,CQAD系におけるHBAR共振器の音響的消音について検討し,圧電材料の欠陥密度とバルクとの界面がコヒーレンスに制限因子であることを見出した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 34.554017586254346
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Circuit quantum acoustodynamics (cQAD) devices have a wide range of applications in quantum science, all of which depend crucially on the quantum coherence of the mechanical subsystem. In this context, high-overtone bulk acoustic-wave resonators (HBARs) are particularly promising, since they have shown very high quality factors with negligible dephasing. However, the introduction of piezoelectric films, which are necessary for coupling to a superconducting circuit, can lead to additional loss channels, such as surface scattering and two-level systems (TLS). Here, we study the acoustic dissipation of HBAR resonators in cQAD systems and find that the defect density of the piezoelectric material and its interface with the bulk are limiting factors for the coherence. We measure acoustic modes with phonon lifetimes up to 400 $μ$s and lifetime-limited coherence times approaching one millisecond in the quantum regime. When coupled to a superconducting qubit, this leads to a hybrid system with a large quantum coherence cooperativity of $C_{T_2}=1.1\times10^5$. These results represent a new milestone for the performance of cQAD devices and offer concrete paths forward for further improvements.
• Abstract（参考訳）: 回路量子音響力学(cQAD)デバイスは、量子科学において広範囲に応用されており、いずれも機械的サブシステムの量子コヒーレンスに大きく依存している。 この文脈では、高いオーバトンバルク音響波共振器(HBAR)が特に有望である。 しかし、超伝導回路とのカップリングに必要な圧電膜の導入は、表面散乱や2レベルシステム(TLS)などの損失チャネルの追加につながる可能性がある。 本稿では,CQAD系におけるHBAR共振器の音響的消音について検討し,圧電材料の欠陥密度とバルクとの界面がコヒーレンスに制限されていることを明らかにする。 フォノンの寿命を最大400$μ$s、寿命限定コヒーレンス時間で1ミリ秒の量子状態に近づく音響モードを測定する。 超伝導量子ビットと結合すると、これはC_{T_2}=1.1\times10^5$の大きな量子コヒーレンス協調性を持つハイブリッドシステムとなる。 これらの結果は、cQADデバイスのパフォーマンスの新たなマイルストーンであり、さらなる改善のために具体的なパスを提供する。

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