相干且紧凑的范德瓦尔斯超导量子比特

目前最先进的超导量子比特依赖于有限的薄膜材料体系。扩展其材料库可提升性能、拓展工作区间并引入新功能,但传统薄膜制备技术阻碍了对新材料组合的系统性探索。范德瓦尔斯(vdW)材料提供了一种高度模块化的晶体平台,不仅便于此类探索,还能实现栅极可调性、更高温度操作和紧凑型量子比特结构。然而,全vdW超导量子比特能否维持量子相干性,以及此类器件在低温和高温下的主导损耗机制,仍是未解之谜。该研究团队展示了完全由vdW约瑟夫森结构成的量子相干合并元件transmon量子比特。这些第一代全晶体量子比特在无需外接分流电容器的超紧凑结构中实现了微秒级相干时间。能量弛豫测量与vdW电容器的微波特性分析表明,在数百毫开尔文温度范围内,介电损耗是主要的弛豫通道。该研究成果证实了vdW材料作为紧凑型超导量子器件可行平台的潜力。

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提交arXiv: 2025-12-08 21:38

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