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Nb2O5与Ta2O5中氢隧穿作为双能级系统的第一性原理识别

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在原生铌和钽氧化物中的双能级系统(TLS)限制了超导量子比特的相干时间以及超高频范围内超导射频(SRF)腔的品质因数，然而其微观起源仍不明确。该研究团队结合了机器学习势函数(MLIP)加速的氢构型采样技术与非晶态五氧化二铌/五氧化二钽中的氢扩散路径研究，并辅以针对性第一性原理验证。氢是唯一具有势垒-距离组合接近0.1-10GHz隧穿区间的轻间隙原子，其非晶氧化物中的统计分布产生的有效TLS密度与损耗估值，与实验观测到的铌氧化物损耗高于钽氧化物的现象相符。该工作结果表明氢原子隧穿是这些材料中TLS的合理微观来源。

作者单位： VIP可见
提交arXiv： 2026-03-17 22:50
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量子 第一性原理 估值 超导量子比特 超导

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