品质因数接近1000万的β相钽Transmon量子比特
基于钽的超导量子比特(Transmon)是构建大规模量子处理器的理想平台。目前这类量子比特仅采用α相钽薄膜(α-Ta)制备。β相钽(β-Ta)在室温下即可成核生长,具有规模化制备优势,但学界普遍认为其超导临界温度低于α-Ta会损害量子比特性能。该研究团队通过在蓝宝石衬底上制备β-Ta薄膜量子比特,对这一传统认知提出了挑战。11个测试量子比特的平均时间加权品质因数达(5.6±2.3)×10^6,最优器件更是达到(10.1±1.3)×10^6。谐振器研究表明微波损耗主要源于表面双态系统,β-Ta的表面损耗贡献约为α-Ta的两倍。β-Ta薄膜表现出显著动感电感特性,测算磁穿透深度为(1.78±0.02)微米。这项工作证实蓝宝石衬底上的β-Ta薄膜可用于制备低损耗Transmon量子比特,以及紧凑型谐振器、动感电感探测器和准粒子陷阱等超导器件。

