Perdite da TLS nei risonatori superconduttori su film sottili di hBN epitassiale

Abstract degli autori

L’integrazione di dielettrici a bassa perdita nei circuiti superconduttori è importante per il funzionamento di computer quantistici e sensori. In questo lavoro realizziamo e misuriamo risonatori di niobio su nitruro di boro esagonale (hBN) epitassiale a pochi strati, cresciuto mediante epitassia a fascio molecolare su un substrato di zaffiro, e li confrontiamo con una controparte di controllo priva di hBN. Effettuiamo misure a radiofrequenza che sondano le risposte alla potenza e alla temperatura, nonché le fluttuazioni temporali dei sistemi a due livelli. I risonatori che integrano hBN mantengono basse perdite dielettriche, con una tangente di perdita interna a bassa potenza dell’ordine di $10^{-6}$, e dimostrano che è possibile aggiungere hBN allo stack convenzionale di qubit superconduttori con un deterioramento minimo del fattore di qualità. Questa ricerca rappresenta un primo passo verso una strategia basata sui materiali per eliminare gli errori correlati mediati dai fononi nei sistemi quantistici a stato solido, sfruttando le proprietà termiche dei materiali 2D per impedire ai fononi non termici eccitati nel substrato del dispositivo di attraversare l’interfaccia tra superconduttore e substrato. Applicata ai sensori quantistici, la stessa tecnica massimizzerebbe la raccolta dei fononi, impedendo loro di entrare nei film metallici passivi.