論文の概要: An All-van-der-Waals Qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.14230v2
• Date: Wed, 16 Sep 2026 01:48:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-20 08:55:53.400105
• Title: An All-van-der-Waals Qubit
• Title（参考訳）: A All-van-der-Waals Qubit
• Abstract要約: NbSe$-hBN-NbSe$接合に基づく全vdW超伝導量子ビットを報告する。 その結果, 従来のAl-AlO$_mathrmx$-Al qubitsと同等のコヒーレンス時間が得られることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.307942733255708
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Advances in solid-state physics, materials science, and device engineering have accelerated the development of superconducting qubits. Among emerging platforms, van der Waals (vdW) materials and their heterostructures are potentially attractive building blocks for quantum devices, yet their realization in qubit architectures remains largely underexplored. Here we report an all-vdW superconducting qubit based on a NbSe$_2$-hBN-NbSe$_2$ junction, in which a thin hBN layer simultaneously provides Josephson coupling and capacitive shunting between two NbSe$_2$ islands, forming a "merged-element" transmon. Temporal characterization using circuit quantum electrodynamics (cQED) techniques yields an average energy-relaxation time $T_{1,\mathrm{avg}} = 55 ~μs$, Hahn-echo coherence time $T_{2\mathrm{E},\mathrm{avg}} = 21 ~μs$, and Ramsey coherence time $T_{2\mathrm{R},\mathrm{avg}} = 1.9~μs$. The relatively low Ramsey time is primarily attributable to an enhanced sensitivity to charge noise consistent with the realized device parameters and not a fundamental limitation. These results show that lumped-element superconducting qubits based on vdW heterostructures can achieve coherence times comparable to those of conventional Al-AlO$_\mathrm{x}$-Al qubits, while offering a reduced device footprint and suppressed stray capacitive coupling.
• Abstract（参考訳）: 固体物理学、材料科学、デバイス工学の進歩は超伝導量子ビットの開発を加速させた。 新興プラットフォームでは、van der Waals (vdW) 材料とそのヘテロ構造は量子デバイスにとって魅力的なビルディングブロックであるが、量子ビットアーキテクチャにおけるそれらの実現はいまだに未熟である。 本稿では, NbSe$_2-hBN-NbSe$_2$接合をベースとした全vdW超伝導量子ビットについて報告する。 回路量子力学(cQED)技術を用いた時間的特徴付けは平均エネルギー緩和時間$T_{1,\mathrm{avg}} = 55 ~μs$, Hahn-echoコヒーレンス時間$T_{2\mathrm{E},\mathrm{avg}} = 21 ~μs$, Ramseyコヒーレンス時間$T_{2\mathrm{R},\mathrm{avg}} = 1.9~μs$をもたらす。 比較的低いラムゼー時間は、基本的な制限ではなく、実現されたデバイスパラメータと整合した電荷ノイズに対する感度の向上に起因する。 これらの結果から,vdWヘテロ構造に基づく積層素子超伝導量子ビットは,従来型のAl-AlO$_\mathrm{x}$-Al qubitsに匹敵するコヒーレンス時間を実現でき,デバイスフットプリントの低減と層間容量結合の抑制が可能であった。

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