基于快速密封微波腔的铌基谐振器相干性研究
以铌(Nb)为基底金属层的谐振器和量子比特在超导量子器件中实现了最长的相干时间之一。此类器件的性能往往受限于源于材料表面与界面的两级系统损耗,其中金属-空气(MA)界面是器件损耗的主要来源。本研究开发了一种快速密封微波腔,可在去除氧化物后的五分钟内将器件置于真空环境中,相比常规器件加工与封装工艺,该技术显著降低了MA界面损耗。通过共面带状线谐振器实验证明,采用该密封腔的器件在单光子功率下表现出超过百万的内部品质因数。当器件再次暴露于空气时,其谐振频率出现下移且品质因数下降,定量分析结果与铌氧化物再生长的理论模型一致。这种快速密封微波腔为解决铌器件MA界面损耗、维持高相干性提供了切实可行的标准化方案,同时为研究金属氧化物再生长动力学及介电特性建立了受控平台——对这些机制的理解是实现超导量子器件高相干性的关键所在。

