論文の概要: Anomalous Frequency Shift in Low-Loss Superconducting Granular Aluminum Resonators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.29282v1
• Date: Sat, 29 Aug 2026 14:06:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-01 18:31:30.912832
• Title: Anomalous Frequency Shift in Low-Loss Superconducting Granular Aluminum Resonators
• Title（参考訳）: 低損失超電導グラニュラーアルミニウム共振器における異常周波数シフト
• Abstract要約: グラニュラルアルミニウム (grAl) のような超伝導の高速度インダクタンス材料は、回路量子力学(cQED)ツールボックスの汎用部品である。 標準アプローチは、測定温度と共振周波数と損失率のパワー依存性を持つ共振器形状の電磁シミュレーションをペアとする。 標準TLSモデル予測と矛盾する、最低温度での逆の挙動を観測する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.00897008283486962
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Superconducting high-kinetic inductance materials like granular aluminum (grAl) are a versatile part of the circuit quantum electrodynamics (cQED) toolbox, provided their losses at microwave frequencies are low enough. To further advance the use of grAl in quantum devices, it is indispensable to identify the dominant loss mechanisms. The standard approach pairs electromagnetic simulations of resonator geometry with measured temperature and power dependence of resonance frequency and loss rate. Most materials follow the phenomenological theory of two-level systems (TLSs) at low temperatures, resulting in an initial decrease of the resonance frequency with increasing temperature. In our work, we observe an opposite behavior at the lowest temperatures: The resonance frequency initially increases with both temperature and readout power, contradicting the standard TLS model predictions. We are able to explain a part of the data by an alternative mechanism associated with the effect of superconducting quasiparticles in a granular system with spatially-nonuniform gap. Yet, the observed change in the resonance frequency with temperature is not matched by a proportional change in the loss rate. We also observe anomalous positive frequency responses following high-energy events, characterized by several time scales. While anomalous behavior has been reported previously in grAl, the disagreement with standard models is particularly visible in our devices thanks to their exceptionally low loss rates.
• Abstract（参考訳）: 超伝導インダクタンス材料であるグラニュラーアルミニウム(grAl)は、マイクロ波の損失が十分低い場合、回路量子電磁力学(cQED)ツールボックスの汎用部品である。 量子デバイスにおける grAl の使用をさらに進めるためには、支配的な損失機構を特定することが不可欠である。 標準アプローチは、共振器幾何学の電磁シミュレーションと、測定温度と共振周波数と損失率の電力依存性をペアリングする。 ほとんどの物質は低温における二段階系(TLS)の現象論的理論に従い、温度上昇に伴う共鳴周波数の初期減少をもたらす。 共鳴周波数は最初、温度と読み出し電力の両方で増加し、標準TLSモデル予測と矛盾する。 空間的に不均一なギャップを持つ粒状系における超伝導準粒子の効果に関連する別のメカニズムにより、データの一部を説明できる。 しかし、温度による共鳴周波数の変化は、損失率の比例変化とは一致しない。 また,複数の時間スケールを特徴とする高エネルギー事象に対する異常な正の周波数応答も観察した。 異常な動作は以前grAlで報告されているが、標準モデルとの相違は、非常に低い損失率のため、私たちのデバイスでは特に顕著である。

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