在Ta(110) 薄膜中探测氧化驱动的无形表面,用于超导量子位
Junsik Mun1,2, Peter V Sushko3, Emma Brass2
1Condensed Matter Physics and Materials Science Department, Brookhaven National Laboratory, Upton, New York 11973, United States.
ACS nano
|December 26, 2023
概括
(Ta) 薄膜中的表面氧化是限制超导量子比特连贯性的关键因素. 了解这个原子规模的过程对于开发先进的量子计算硬件至关重要.
科学领域:
- 量子计算是一种量子计算.
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 表面科学是一门学科.
背景情况:
- 超导量子比特对于量子计算至关重要.
- 基于 (Ta) 的量子比特显示出希望,但受到连贯时间的限制.
- 不受控制的表面氧化是被怀疑导致跨子量子比特能量损失的原因.
研究的目的:
- 研究原生Ta膜的原子级表面氧化机制.
- 了解氧化对超导量子比特寿命的影响.
- 为改善量子处理器性能提供见解.
主要方法:
- 先进的扫描传输电子显微镜 (STEM).
- 密度函数理论 (DFT) 的计算.
- 氧化Ta(110) 表面的原子模型.
主要成果:
- 氧气穿透Ta表面,在原子平面之间积聚.
- 高氧度 (>1:1 O/Ta比) 导致无形的Ta2O5形成.
- 一个非绝缘的TaO1-δ亚氧化物层通过电荷再分配和极化导致量子位损失.
结论:
- 地表氧化通过准粒子损失和减少电流容量影响量子位连贯性.
- 这些发现澄清了影响超导量子比特性能的现实因素.
- 为未来量子计算硬件的开发提供了指导.
