論文の概要: Beta Tantalum Transmon Qubits with Quality Factors Approaching 10 Million
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.13174v1
- Date: Fri, 13 Mar 2026 17:10:51 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-16 17:38:12.206848
- Title: Beta Tantalum Transmon Qubits with Quality Factors Approaching 10 Million
- Title（参考訳）: ベータタンタルトランスモンのビット数1000万に近づいた品質要因
- Authors: Atharv Joshi, Apoorv Jindal, Paal H. Prestegaard, Faranak Bahrami, Elizabeth Hedrick, Matthew P. Bland, Tunmay Gerg, Guangming Cheng, Nan Yao, Robert J. Cava, Andrew A. Houck, Nathalie P. de Leon,
- Abstract要約: サファイア上のβ-Ta膜から低損失トランスモン量子ビットを作製する。
β-Ta膜は、 (1.78 +/- 0.02) mの磁気透過深さを推定した値と一致して、大きな速度論的インダクタンスを示す。
この研究はサファイア上のβ-Taを低損失トランスモン量子ビットを実現するための材料プラットフォームとして確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.03691423819909783
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Tantalum-based transmon qubits are a promising platform for building large-scale quantum processors. So far, these qubits have been made from tantalum films grown exclusively in the alpha phase (α-Ta). The beta phase of tantalum (\{beta}-Ta) readily nucleates at room temperature, making it attractive for scalable qubit fabrication. However, \{beta}-Ta is widely believed to be detrimental to qubit performance because it has a lower superconducting critical temperature than α-Ta. We challenge this prevailing belief by fabricating low-loss transmon qubits from \{beta}-Ta films on sapphire. Across 11 qubits, the mean time-averaged quality factor is (5.6 +/- 2.3) x 10^6, with the best qubit recording a time-averaged quality factor of (10.1 +/- 1.3) x 10^6. Resonator studies demonstrate that the dominant microwave loss channel is surface two-level systems, with the surface loss contribution for \{beta}-Ta being about twice that of α-Ta. \{beta}-Ta films exhibit significant kinetic inductance, consistent with an estimated magnetic penetration depth of (1.78 +/- 0.02) μm. This work establishes \{beta}-Ta on sapphire as a material platform for realizing low-loss transmon qubits and other superconducting devices such as compact resonators, kinetic inductance detectors, and quasiparticle traps.
- Abstract（参考訳）: タンタルベースのトランスモン量子ビットは、大規模量子プロセッサを構築する上で有望なプラットフォームである。
これまでのところ、これらの量子ビットはアルファ相(α-Ta)でのみ成長したタンタルフィルムから作られてきた。
タンタル(\{beta}-Ta)のベータ相は室温で容易に核生成するので、スケーラブルな量子ビット製造には魅力的である。
しかしながら、{beta}-Taはα-Taよりも超伝導臨界温度が低いため、量子ビット性能に有害であると広く信じられている。
サファイア上の{beta}-Ta薄膜から低損失トランスモン量子ビットを作製することで、この一般的な信念に挑戦する。
平均品質係数は (5.6 +/- 2.3) x 10^6 であり、最高品質係数は (10.1 +/- 1.3) x 10^6 である。
共振器による研究により、主電子損失チャネルは表面2レベルであり、{beta}-Taの表面損失はα-Taの約2倍であることが示された。
\{beta}-Ta薄膜は, (1.78 +/- 0.02) μmの磁気透過深度を推定した値と一致して, 大きな速度的インダクタンスを示す。
この研究は、サファイア上の{beta}-Taを、低損失トランスモン量子ビットおよびコンパクト共振器、運動インダクタンス検出器、準粒子トラップなどの超伝導デバイスを実現するための材料プラットフォームとして確立する。
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