Влияние методов травления на диэлектрические потери кубитов-трансмонов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

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.

Об авторах

Т. А Чудакова

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

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

Г. С Мажорин

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

Москва, Россия; Москва, Россия; Долгопрудный, Россия

И. В Трофимов

Институт нанотехнологий микроэлектроники РАН

Москва, Россия

Н. Ю Руденко

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС

Москва, Россия

А. М Мумляков

Институт нанотехнологий микроэлектроники РАН

Москва, Россия

А. С Казьмина

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

Москва, Россия; Москва, Россия; Долгопрудный, Россия

Е. Ю Егорова

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

Москва, Россия; Москва, Россия; Долгопрудный, Россия

П. А Гладилович

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС

Москва, Россия

М. В Чичков

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС

Москва, Россия

Н. А Малеева

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС

Москва, Россия

М. А Тархов

Институт нанотехнологий микроэлектроники РАН

Москва, Россия

В. И Чичков

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС

Москва, Россия

Список литературы

  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).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».