論文の概要: $\textit{Ab initio}$ Identification of Hydrogen Tunneling as Two-Level Systems in Nb$_2$O$_5$ and Ta$_2$O$_5$

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.17194v1
• Date: Tue, 17 Mar 2026 22:50:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-19 18:32:57.431091
• Title: $\textit{Ab initio}$ Identification of Hydrogen Tunneling as Two-Level Systems in Nb$_2$O$_5$ and Ta$_2$O$_5$
• Title（参考訳）: Nb$_2$O$_5$およびTa$_2$O$_5$における二層系としての水素トンネルの同定
• Abstract要約: NbおよびTa酸化物の2レベル系(TLS)はマイクロ波周波数域における超伝導量子ビットのコヒーレンスとSRFキャビティ品質を制限している。 我々は, アモルファスNbおよびTa五酸化炭素中の水素配置と拡散経路のMLIP加速サンプリングと, 標的となる$textitab initio$バリデーションを組み合わせる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Two-level systems (TLS) in native Nb and Ta oxides limit superconducting-qubit coherence and SRF-cavity quality factors in the microwave frequency range, yet their microscopic origin remains unclear. We combine MLIP-accelerated sampling of hydrogen configurations and diffusion pathways in amorphous Nb and Ta pentoxides with targeted $\textit{ab initio}$ validation. Hydrogen is the only light interstitial with barrier-distance combinations near the $\sim0.1-10$ GHz tunneling regime, and its ensemble statistics in amorphous oxides produce effective TLS densities and loss estimates consistent with the experimentally observed higher loss in Nb oxide than in Ta oxide. Our results point to H tunneling as a plausible microscopic TLS source in these materials.
• Abstract（参考訳）: NbおよびTa酸化物の2レベル系(TLS)はマイクロ波周波数域における超伝導量子ビットのコヒーレンスとSRFキャビティ品質を制限しているが、その微視的起源は不明である。 我々は,アモルファスNbおよびTa五酸化炭素中の水素配置と拡散経路のMLIP加速サンプリングと,ターゲットとする$\textit{ab initio}$バリデーションを組み合わせる。 水素は、$\sim0.1-10$ GHzトンネルレギュレーションの近傍でバリア-距離の組み合わせを持つ唯一の光であり、アモルファス酸化物のアンサンブル統計は、実験で観測されたNb酸化物の損失がTa酸化物よりも大きいのと一致する、効果的なTLS密度と損失推定を生成する。 以上の結果から,Hトンネルはこれらの材料中の可塑性微視的TLS源であることが示された。

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