論文の概要: Millisecond phonon lifetimes in piezoelectric nanomechanical resonators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.10700v1
• Date: Wed, 07 Oct 2026 18:00:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-10 02:36:53.614679
• Title: Millisecond phonon lifetimes in piezoelectric nanomechanical resonators
• Title（参考訳）: 圧電ナノメカニカル共振器におけるミリ秒フォノン寿命
• Abstract要約: ギガヘルツ周波数で動作する圧電ナノメカニカル共振器は、量子情報処理と精密センシングのための有望なプラットフォームである。 フォノンの寿命はマイクロ秒帯に限られており, 圧電材料の内在的損失が増大していると考えられる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Piezoelectric nanomechanical resonators operating at gigahertz frequencies are a promising platform for quantum information processing and precision sensing, but phonon lifetimes have been limited to the microsecond range, widely attributed to the higher intrinsic loss of piezoelectric materials. Here we show that this limitation is not fundamental. Using a fabrication process informed by recent studies of defect-mediated loss in lithium niobate, we combine chemical restoration of ion-milled surfaces with a shadow-mask metallization process to produce lithium niobate phononic crystal resonators with inferred internal phonon lifetimes of up to 21 milliseconds at 3.6 gigahertz, corresponding to quality factors exceeding $4\times10^8$ ($f\cdot Q_i > 10^{18}$) at millikelvin temperatures. By systematically varying the electrode-to-resonator spacing, we demonstrate that the measured lifetime is set by external coupling between the device and the measurement circuit rather than material loss. This establishes that lithium niobate, once fabrication-induced surface damage is removed, achieves an intrinsic quality comparable to the best mechanical materials while remaining an intrinsically piezoelectric platform with strong electromechanical coupling.
• Abstract（参考訳）: ギガヘルツ周波数で動作する圧電ナノメカニカル共振器は、量子情報処理と精密センシングのための有望なプラットフォームであるが、フォノン寿命はマイクロ秒の範囲に限られており、圧電材料の本質的な損失が増大している。 ここでは、この制限は基本的なものではないことを示す。 ニオブ酸リチウムの欠陥媒介損失の最近の研究から情報を得た製造プロセスを用いて、ミリケルビン温度で4.6ギガヘルツで21ミリ秒までの内部フォノン寿命を推定したニオブ酸リチウムフォノン結晶共振器を製造するために、イオンミリング表面の化学修復とシャドウマスクの金属化プロセスを組み合わせて、ミリケルビン温度で4.10時間10^8$(f\cdot Q_i > 10^{18}$)を超える品質因子に対応する。 電極と共振器の間隔を系統的に変化させることで、測定寿命は材料損失ではなく、デバイスと測定回路との外部結合によって設定されることを示す。 これにより、ニオブ酸リチウムは製造による表面損傷を除去し、電気機械的結合の強い内在的な圧電プラットフォームを維持しながら、最高の機械材料に匹敵する本質的な品質を達成できる。

関連論文リスト

• Microwave dielectric properties of LiNbO$_{\mathbf{3}}$ and AlN at millikelvin temperatures and single-photon power [58.37973596601105]
  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。
  論文  参考訳（メタデータ） (2026-09-18T17:02:07Z)
• Lifetime-limited Gigahertz-frequency Mechanical Oscillators with Millisecond Coherence Times [4.2502924738276855]
  量子アプリケーションに必要なコヒーレンス時間は、フォノンデコヒーレンス(英語版)の物質起源を調査するために、極めて敏感な新しい技術を必要とする。 我々は、非侵襲レーザー分光法と材料分析を組み合わせることで、結晶性媒体におけるフォノン脱コヒーレンスの鍵源を同定する。 我々は、高周波量子メモリの基礎として、100ms以上のコヒーレンス時間への経路を同定する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-04-10T07:41:47Z)
• Thin-film quartz for high-coherence piezoelectric phononic crystal resonators [0.0]
  圧電性フォトニック結晶共振器(PCR)は、音響量子処理のための有望なプラットフォームである。 我々は新しい基質である薄膜石英からPCRを作製した。 これらの装置の損失チャネルを特徴付けるとともに,低電力応答はTLS浴との結合によって制限されることがわかった。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-06-20T18:27:10Z)
• Millikelvin measurements of permittivity and loss tangent of lithium niobate [50.591267188664666]
  ニオブ酸リチウム(Lithium niobate)は電子光学材料であり、マイクロ波信号処理、通信、量子センシング、量子コンピューティングに多くの応用がある。 ミリケルビン温度におけるニオブ酸リチウムの複素電磁誘電率の評価について検討した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-02-24T22:05:42Z)
• A quantum electromechanical interface for long-lived phonons [6.050453270663202]
  シリコンオン絶縁体プラットフォームにおいて、GHz帯で動作可能な電気機械システムを提案する。 量子基底状態のキャビティ・メカニクス系はサイドバンド温度測定によって測定される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-07-22T09:38:40Z)
• Measurement of the Low-temperature Loss Tangent of High-resistivity Silicon with a High Q-factor Superconducting Resonator [58.720142291102135]
  温度70mKから1Kの範囲で高比抵抗(100)シリコンウェハの直接損失タンジェント測定を行った。 この測定は, 高温超伝導ニオブ共振器を利用した技術を用いて行った。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-19T20:13:07Z)
• Strained crystalline nanomechanical resonators with ultralow dissipation [0.0]
  消散希釈は、重力波干渉計のミラーサスペンションやナノスケールで用いられる。 単結晶ひずみシリコンは、超低損失の機械的共振器を実現するために用いられる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-07-05T16:31:06Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。