Vliyanie metodov travleniya na dielektricheskie poteri kubitov-transmonov

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Сверхпроводниковые кубиты – одна из наиболее перспективных платформ для реализации отказоустойчивого квантового процессора. Существенной проблемой этих кубитов являются дефекты на поверхностях сверхпроводников и на подложке, приводящие к декогеренции и временным флуктуациям характеристик кубита. Количество и характер дефектов зависят от материала подложки и кубитов и качества их обработки. В данной работе были экспериментально исследованы трансмоны, изготовленные по одному технологическому чертежу с использованием двух методик травления алюминия: жидкостного в растворе слабых кислот и сухого плазмохимического в хлорсодержащей смеси. Времена релаксации и когерентности кубитов, изготовленных методом сухого травления, более чем в 2 раза превосходят аналогичные характеристики кубитов, изготовленных с использованием жидкостного травления. Исследование временных флуктуаций времен релаксации и частот кубитов показал значительно меньшее влияние двухуровневых дефектов на кубиты сухого травления, чем на кубиты жидкостного травления. Анализ временных изменений характеристик кубитов позволяет определить доминирующие механизмы их диэлектрических потерь.

About the authors

T. A Chudakova

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС; Российский квантовый центр; Московский физико-технический институт

Email: sidelnikova.ta@phystech.edu
Москва, Россия; Москва, Россия; Долгопрудный, Россия

G. S Mazhorin

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС; Российский квантовый центр; Московский физико-технический институт

Москва, Россия; Москва, Россия; Долгопрудный, Россия

I. V Trofimov

Институт нанотехнологий микроэлектроники РАН

Москва, Россия

N. Yu Rudenko

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС

Москва, Россия

A. M Mumlyakov

Институт нанотехнологий микроэлектроники РАН

Москва, Россия

A. S Kaz'mina

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС; Российский квантовый центр; Московский физико-технический институт

Москва, Россия; Москва, Россия; Долгопрудный, Россия

E. Yu Egorova

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС; Российский квантовый центр; Московский физико-технический институт

Москва, Россия; Москва, Россия; Долгопрудный, Россия

P. A Gladilovich

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС

Москва, Россия

M. V Chichkov

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС

Москва, Россия

N. A Maleeva

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС

Москва, Россия

M. A Tarkhov

Институт нанотехнологий микроэлектроники РАН

Москва, Россия

V. I Chichkov

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС

Москва, Россия

References

  1. A. Somoroff, Q. Ficheux, A.R. Mencia, H. Xiong, R. Kuzmin, and V.E. Manucharyan, Phys. Rev. Lett. 130, 267001 (2023).
  2. Z. Li, P. Liu, P. Zhao, Z. Mi, H. Xu, X. Liang, T. Su, W. Sun, G. Xue, J.-N. Zhang,W. Liu, Y. Jin, and H. Yu, npj Quantum Inf. 9, 111 (2023).
  3. I.N. Moskalenko, I.A. Simakov, N.N. Abramov, A.A. Grigorev, D.O. Moskalev, A.A. Pishchimova, N. S. Smirnov, E.V. Zikiy, I.A. Rodionov, and I. S. Besedin, npj Quantum Inf. 8, 130 (2022).
  4. L. Ding, M. Hays, Y. Sung et al. (Collaboration), Phys. Rev. X 13, 031035 (2023).
  5. F. Arute, K. Arya, and R. Babbush, Nature 574, 505 (2019).
  6. J.D. Franson, M.M. Donegan, M. J. Fitch, B.C. Jacobs, and T.B. Pittman, Phys. Rev. Lett. 89, 137901 (2002).
  7. R. Acharya, I. Aleiner, R. Allen et al. (Collaboration), Nature 614, 676 (2023).
  8. S. Krinner, N. Lacroix, A. Remm, A. Di Paolo, E. Genois, C. Leroux, C. Hellings, S. Lazar, F. Swiadek, J. Herrmann, G. J. Norris, C.K. Andersen, M. M¨uller, A. Blais, C. Eichler, and A. Wallraff, Nature 605, 669 (2022).
  9. F. Arute, K. Arya, R. Babbush, et al. (Collaboration), Nature 369, 1084 (2020).
  10. A. Kandala, A. Mezzacapo, K. Temme, M. Takita, M. Brink, J.M. Chow, and J.M. Gambetta, Nature 369, 1084 (2020).
  11. C. Muller, J.H. Cole, and J. Lisenfeld, Rep. Prog. Phys. 82, 124501 (2019).
  12. A. Premkumar, C. Weiland, S. Hwang, et al. (Collaboration), Commun. Mater. 2, 72 (2021).
  13. R. McDermott, IEEE Trans. Appl. Supercond. 19, 2 (2009).
  14. J.H. B´ejanin, C.T. Earnest, A. S. Sharafeldin, and M. Mariantoni, IEEE Trans. Appl. Supercond. 19, 2 (2009).
  15. D.P. Pappas, M.R. Vissers, D. S. Wisbey, J. S. Kline, and J. Gao, IEEE Trans. Appl. Supercond. 21, 871 (2011).
  16. P.V. Klimov, J. Kelly, Z. Chen et al. (Collaboration), Phys. Rev. Lett. 121, 090502 (2018).
  17. D. Niepce, J. Burnett, M.G. Latorre, and J. Bylander, Supercond. Sci. Technol. 33, 025013 (2020).
  18. J. Burnett, L. Faoro, and T. Lindstr¨om, Supercond. Sci. Technol. 29, 044008 (2016).
  19. M¨uller, Clemens, J.H. Cole, and J. Lisenfeld, Rep. Prog. Phys. 82, 124501 (2019).
  20. J. Wenner, R. Barends, R.C. Bialczak et al. (Collaboration), Appl. Phys. Lett. 99, 113513 (2011).
  21. J.H. B´ejanin, C.T. Earnest, A. S. Sharafeldin, and M. Mariantoni, Phys. Rev. B 104, 094106 (2021).
  22. C. M¨uller, J. Lisenfeld, A. Shnirman, and S. Poletto, Phys. Rev. B 92, 035442 (2015).
  23. C. Wang, C. Axline, Y.Y. Gao, T. Brecht, L. Frunzio, M.H. Devoret, R. J. Schoelkopf, Appl. Phys. Lett. 107, 16 (2015).
  24. N. S. Smirnov, E.A. Krivko, A.A. Solovyova, A. I. Ivanov, and I.A. Rodionov, Sci. Rep. 14, 7326 (2024).
  25. C. M¨uller, A. Shnirman, and Y. Makhlin, Phys. Rev. B 80, 134517 (2009).
  26. R.W. Simmonds, M. S. Allman, F. Altomare, K. Cicak, K.D. Osborn, J.A. Park, M. Sillanp¨a¨a, A. Sirois, J.A. Strong, and J.D. Whittaker, Quantum Information Processing 8, 117 (2009).
  27. A. Shnirman, G. Sch¨on, I. Martin, and Y. Makhlin, Phys. Rev. Lett. 94, 127002 (2005).
  28. P. Dutta and P.M. Horn, Rev. Mod. Phys. 53, 497 (1981).
  29. J. Lisenfeld, C. Muller, J.H. Cole, P.A. Bushev, A. Lukashenko, A. Shnirman, and A.V. Ustinov, Phys. Rev. Lett. 105, 230504 (2010).
  30. J. Burnett, L. Faoro, I. Wisby, V. L. Gurtovoi, A.V. Chernykh, G.M. Mikhailov, V.A. Tulin, R. Shaikhaidarov, V. Antonov, P. J. Meeson, A.Ya. Tzalenchuk, and T. Lindstr¨om, Nat. Commun. 5, 4119 (2014).
  31. E. Paladino, Y.M. Galperin, G. Falci, and B. L. Altshuler, Rev. Mod. Phys. 86, 361 (2013).
  32. S. Eun, S.H. Park, K. Seo, K. Choi, and S. Hah, J. Phys. D: Appl. Phys. 56, 505306 (2023).
  33. J. Lisenfeld, G. J. Grabovskij, C. Muller, J.H. Cole, G. Weiss, and A.V. Ustinov, Nat. Commun. 6, 6182 (2015).
  34. I.A. Simakov, G. S. Mazhorin, I.N. Moskalenko, S. S. Seidov, and I. S. Besedin, Phys. Rev. Appl. 21, 044035 (2024).
  35. I.A. Simakov, G. S. Mazhorin, I.N. Moskalenko, N.N. Abramov, A.A. Grigorev, D.O. Moskalev, An.A. Pishchimova, N. S. Smirnov, E.V. Zikiy, I.A. Rodionov, and I. S. Besedin, PRX Quantum 4, 040321 (2023).
  36. C.T. Earnest, J.H. B´ejanin, T.G. McConkey, E.A. Peters, A. Korinek, H. Yuan, and M. Mariantoni, Supercond. Sci. Technol 31, 125013 (2018).
  37. S. Probst, F.B. Song, P.A. Bushev, A.V. Ustinov, and M. Weides, Rev. Sci. Instrum. 86, 024706 (2015).
  38. E.V. Zikiy, A. I. Ivanov, N. S. Smirnov, D.O. Moskalev, V. I. Polozov, A.R. Matanin, E. I. Malevannaya, V.V. Echeistov, T.G. Konstantinova, and I.A. Rodionov, Sci. Rep. 13, 15536 (2023).
  39. F. Lecocq, I. Pop, Zhihui Peng, I. Matei, T. Crozes, T. Fournier, C. Naud, W. Guichard, and O. Buisson, Nanotechnology 22, 315302 (2011).
  40. M.H. Devoret and R. J. Schoelkopf, Science 339, 1169 (2013).
  41. P. Krantz, M. Kjaergaard, F. Yan, T. P. Orlando, S. Gustavsson, and W.D. Oliver, Appl. Phys. Rev. 6, 021318 (2019).
  42. J. Burnett, A. Bengtsson, M. Scigliuzzo, D. Niepce, M. Kudra, P. Delsing, and J. Bylander, npj Quantum Inf. 5, 9 (2019).
  43. P. J. de Visser, J. J.A. Baselmans, P. Diener, S. J.C. Yates, A. Endo, and T.M. Klapwijk, Phys. Rev. Lett. 106, 167004 (2011)
  44. D. Rist`e, C.C. Bultink, M. J. Tiggelman, R.N. Schouten, K.W. Lehnert, and L. DiCarlo, Nat. Commun. 4, 1913 (2013).
  45. J.M. Martinis, K.B. Cooper, R. McDermott, M. Steffen, M. Ansmann, K.D. Osborn, K. Cicak, S. Oh, D.P. Pappas, R.W. Simmonds, and C.C. Yu, Phys. Rev. Lett. 95, 210503 (2005).
  46. S. Schl¨or ,J. Lisenfeld, C. M¨uller, A. Bilmes, A. Schneider, D.P. Pappas, A.V. Ustinov, and M. Weides, Phys. Rev. Lett. 123, 190502 (2019).
  47. F. Yan, S. Gustavsson, J. Bylander, X. Jin, F. Yoshihara, D.G. Cory, Y. Nakamura, T. P. Orlando, and W.D. Oliver, Nat. Commun. 4, 2337 (2013).
  48. L.V. Abdurakhimov, I. Mahboob, H. Toida, K. Kakuyanagi, Y. Matsuzaki, and Shiro Saito, Phys. Rev. B 102, 100502 (2020).
  49. Y. Sung, A. Veps¨al¨ainen, J. Braum¨uller et. al. (Collaboration), Nat. Commun. 12, 967 (2021).
  50. S. Matityahu, J. Lisenfeld, A. Bilmes, A. Shnirman, G. Weiss, A.V. Ustinov, and M. Schechter, Phys. Rev. 95, 241409 (2017).
  51. J. Bylander, S. Gustavsson, F. Yan, F. Yoshihara, K. Harrabi, G. Fitch, D.G. Cory, Y. Nakamura, J.-S. Tsai, andW.D. Oliver, Nature Phys. 7, 565 (2011).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Российская академия наук