論文の概要: Ultra-high Q-factor superconducting tantalum resonators on 300 mm Si wafers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.10719v1
• Date: Tue, 09 Jun 2026 11:28:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-10 15:40:58.465917
• Title: Ultra-high Q-factor superconducting tantalum resonators on 300 mm Si wafers
• Title（参考訳）: 300mmSiウエハ上の超高Qファクタ超伝導タンタル共振器
• Authors: R. Acharya, D. Perez Lozano, Ts. Ivanov, S. Massar, C. Vrancken, Y. Canvel, Y. Li, A. M. Vadiraj, J. Van Damme, S. Aghaeimeibodi, A. Khalajhedayati, M. Mongillo, O. Painter, D. Wan, A. Potočnik, K. De Greve,
• Abstract要約: 工業プロセスを用いた300mm超高抵抗固有のシリコン上に作製したプランナー$-Ta共振器。 超伝導共振器用低損失基板板の産業用MCZシリコン
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Superconducting resonators are central to superconducting quantum information technologies and essential for bosonic qubit architectures, where long-lived storage modes enable hardware-efficient error correction. Achieving ultra-high quality factors in scalable planar circuits is challenging because multiple dissipation channels contribute to the total loss. Here we report planar $α$-Ta resonators fabricated on 300 mm ultra-high-resistivity ($>10$ k$Ω$ cm) intrinsic silicon using industrial processes, achieving median internal Q factors exceeding 40 million and maxima above 60 million. Energy-participation-ratio analysis identifies a dominant participation-controlled interface loss mechanism and places conservative upper bounds on substrate-associated dissipation. For the best-performing substrate, the inferred substrate loss tangent is below $1.0 \times 10^{-8}$, establishing industrial MCZ silicon among the lowest-loss substrate platforms reported for superconducting resonators. At the same time, the exceptionally low losses show no clear correlation with commonly cited silicon substrate metrics such as room-temperature resistivity or impurity concentrations. More broadly, these studies establish industrial 300 mm processing, careful interface engineering, and 300 mm MCZ silicon substrates as a promising platform for resonator-heavy superconducting quantum architectures with ultra-high quality factors.
• Abstract（参考訳）: 超伝導共振器は超伝導量子情報技術の中心であり、長寿命記憶モードがハードウェア効率のよい誤り訂正を可能にするボソニック量子ビットアーキテクチャに必須である。 複数の散逸チャネルが全損失に寄与するため、スケーラブルな平面回路における超高品質な要素の達成は困難である。 ここでは,300 mm超高抵抗 (>10$ k$Ω$ cm) 固有のシリコン上に製造したプランナー$α$-Ta共振器について工業プロセスを用いて報告し,内部Q因子の中央値が4000万以上,最大値が6000万以上に達した。 エネルギー参加比分析は、支配的な参加制御されたインタフェース損失機構を特定し、基板関連消散に保守的な上限を置く。 最適性能の基板に対して、推定基板損失タンジェントは1.0 \times 10^{-8}$以下であり、超伝導共振器用に報告された最低損失基板プラットフォームのうち、工業用MCZシリコンが確立される。 同時に、非常に低い損失は、室温比抵抗や不純物濃度などの一般的に引用されるシリコン基板の指標と明確な相関を示す。 より広範に、これらの研究は、工業用300mmプロセス、慎重な界面工学、300mm MCZシリコン基板を、超高品質要素を持つ共振器重超伝導量子アーキテクチャーのための有望なプラットフォームとして確立した。

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