論文の概要: Enhanced Tantalum Superconducting Resonator Performance via All-Surface Organic Monolayer Passivation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.22112v1
• Date: Thu, 23 Apr 2026 23:11:23 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-27 15:36:26.289077
• Title: Enhanced Tantalum Superconducting Resonator Performance via All-Surface Organic Monolayer Passivation
• Title（参考訳）: 全表面有機単層受動によるタンタル超電導共振器の性能向上
• Authors: Harsh Gupta, Moritz Singer, Benedikt Schoof, Anna Cattani-Scholz, Shreya Sharma, Luca Rommeis, Marc Tornow,
• Abstract要約: 5-9GHz帯でのマイクロ波測定では、100mKの単一光子状態において、内部品質係数は1.8x106までである。 これらの結果から,分子パッシベーションは低損失界面を効果的に構築し,高コヒーレンス超伝導量子デバイスへのスケーラブルな経路を提供することが示された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9627055996610963
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Tantalum is a promising platform for superconducting quantum circuits, yet coherence times remain limited by dielectric losses from interfacial two-level systems (TLS), exacerbated by native oxide regrowth. Here, we implement molecular surface passivation using self-assembled organic monolayers on freshly etched tantalum and silicon in coplanar waveguide resonators. Surface characterization by contact angle, XPS, FTIR and TEM confirm the formation of ordered, nanometer-thick films that suppress oxide formation. Microwave measurements in the ~5-9 GHz range reveal internal quality factors up to 1.8x10^6 in the single-photon regime at 100 mK, representing a ~140% improvement over untreated devices with native oxide. Power and temperature dependent measurements attribute this enhancement to reduced TLS-induced losses. These results demonstrate that molecular passivation effectively engineers low-loss interfaces and provides a scalable route toward high-coherence superconducting quantum devices.
• Abstract（参考訳）: タンタルは超伝導量子回路のための有望なプラットフォームであるが、界面二層系(TLS)の誘電損失によってコヒーレンス時間が制限されている。 そこで我々は,コプラナー導波路共振器において,新たにエッチングしたタンタルおよびシリコン上に自己組織化した有機単分子膜を用いた分子表面の透過性を実装した。 接触角, XPS, FTIR, TEMによる表面キャラクタリゼーションにより, 酸化物形成を抑制する秩序なナノメートル厚膜の形成が確認された。 5-9GHz帯でのマイクロ波測定では、100mKの単一光子系では1.8x10^6までの内部品質因子が示され、非処理デバイスとネイティブオキシドとの140%の改善が示されている。 電力と温度による測定は、TLSによる損失を減らすことに起因する。 これらの結果から,分子パッシベーションは低損失界面を効果的に構築し,高コヒーレンス超伝導量子デバイスへのスケーラブルな経路を提供することが示された。

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