論文の概要: Microwave dielectric properties of LiNbO$_{\mathbf{3}}$ and AlN at millikelvin temperatures and single-photon power
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.22002v1
- Date: Fri, 18 Sep 2026 17:02:07 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-21 18:40:17.19883
- Title: Microwave dielectric properties of LiNbO$_{\mathbf{3}}$ and AlN at millikelvin temperatures and single-photon power
- Title（参考訳）: ミリケルビン温度と単光子パワーにおけるLiNbO$_{\mathbf{3}}$およびAlNのマイクロ波誘電特性
- Abstract要約: 単結晶バルクLiNbO3とAlNのマイクロ波特性を幅広いパワーで評価した。
両材料とも2つのレベルシステム(TLS)の挙動を示すが,圧電損失は除外されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 58.37973596601105
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Efficient bidirectional microwave optical photon conversion is a key capability for scaling superconducting quantum processors into distributed networks. However, achieving the necessary conversion efficiency requires filling a critical knowledge gap in understanding the loss mechanisms of electro optic materials. Here, we characterize the microwave properties of single crystal bulk LiNbO3 and AlN over a broad range of powers, down to single photon levels, and spanning from millikelvin temperatures to above 1K. We demonstrate that both materials exhibit two level systems (TLS) behavior, while piezoelectric related losses are excluded. We show that TLS induced dissipation is predominantly localized on the surface rather than being an intrinsic bulk property, a result further corroborated by room temperature 3D XPS and time of flight SIMS analyses. These findings provide useful insights to engineer hybrid architectures that integrate bulk electro optic crystals within superconducting cavities, proving that microwave quality factors compatible with high efficiency microwave optical transduction are within reach.
- Abstract（参考訳）: 効率的な双方向マイクロ波光光子変換は、超伝導量子プロセッサを分散ネットワークにスケーリングする鍵となる機能である。
しかし、必要な変換効率を達成するには、電気光学材料の損失機構を理解する上で重要な知識ギャップを埋める必要がある。
ここでは, 単結晶バルクLiNbO3およびAlNのマイクロ波特性を, 単一光子レベルまで, ミリケルビン温度から1Kを超える範囲で特徴付ける。
両材料が2つのレベルシステム(TLS)挙動を示すのに対し,圧電関連損失は除外されていることを示す。
室内温度3D XPS とフライトSIMS 解析により,TLS による散逸は内在性バルク特性よりも表面の局所化が主であることを示す。
これらの知見は、超伝導キャビティ内にバルク電気光学結晶を統合するハイブリッドアーキテクチャを設計する上で有用であり、高効率マイクロ波光伝送に適合するマイクロ波品質因子が到達範囲内であることが証明された。
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