通过Thamarasee jeewandara，Phy
（a）从我们的研究中的代表传输QUBit的假彩色光学图像
铌区域包括共面波导谐振器（绿色）的中心销，透射电容器焊盘（紫色）和接地平面（灰色）
所示的铝Josephson结铝
白色黑色区域表示金属蚀刻何处，并且蓝宝石衬底暴露
（b）耦合到谐振器的透射Qubit的有效电路图
每个电路元件如（a）谐振器由耦合到地的中心销组成通过电容器（CR）和电感器（LR）
ej和c，参考Josephson能量和QUBit的电容分别
Qubit电容耦合到中心引脚谐振器（CC）和地（CG）
（c）测量弛豫时间（T1）用于用溅射（紫色圆圈），HIPIMS优化（蓝色钻石）和Hipims Normal（绿色方块）铌膜，总共九个装置误差条表示跨越特定设备上拍摄的所有T1测量的标准偏差
信条T：10
1038 / s43246-021-00174-7 1038 / s43246-021-00174-7尽管实际证据表明材料缺陷对超导QUBITS应用的障碍呈现出障碍的实际证据，但微观材料特性和QUBBit相干性的连接并不适当地理解
在现有的新报告中发表于通信材料，Anjali Premkumar和普林斯顿大学的电气工程，纳米材料，物理和忠兵工程的科学家团队，加拿大安大略省，结合了传输Qubit放松的测量（T1）时间通过光谱学，基于通过三种不同技术沉积的薄膜，沿着多晶硅铌（Nb）膜的显微镜，伴随着在Qubit Deaponsock期间使用的多晶硅铌（Nb）膜
，该团队揭示了腐蚀的薄膜传播Qubit弛豫时间和内在膜性质之间的纺织物，包括粒度以提高沿晶界的氧气扩散，同时还增加了表面附近的二氧化物浓度
可以使用多晶铌膜的残留耐菌比的浓度作为理解Qubit寿命的优点的数字，以及新方法描绘了超导量子性能的材料驱动的改进的路径
超导Qubit Methatmentin这项工作，预计ET A1
桥接QUBBit性能和微观材料之间的间隙，基于透射频率的材料和器件特异性研究超导QUBBit技术是用于容错量子计算的有希望的平台
科学家通过新器件设计实现了Qubit相干性的显着增强，并改善了制造过程
然而，由于占角色的主导源不太了解，因此性能改善已经开始高原
结果，在主题中的研究飙升，以了解Qubit材料中限制损失机制的方法
许多研究突出了跨越频率的转移过程中的表面和界面的作用，i涉及Qubit和微观物体之间相互作用的提出的机制
以了解该现象，需要多学科研究的范围来研究相关的材料特性及其与Qubit绩效的关系
premkumar et使用空间分辨的X射线光谱和显微镜，表征透射旋转器件中使用的铌薄膜的结构和电子性质
该团队详细描述了所观察到的微观特征到抵抗的机制和弛豫时间
结果形成与微观模型连接精确的材料性能以改善Qubit性能的关键步骤具有不同光子能量的Nb膜的X射线照相光谱（PES）
（a）Nb 3D3 / 2和3D5 / 2核心水平的代表性PES谱，用于光子能量的溅射膜（Hν）3330eV（黑点）并配合五种组分
（b）在3330eV的所有三种膜类型的测量光谱，标准化为Nb2O5组分的强度
在几个光子能量下绘制Nb（c）和Nb2O5（d）峰的测量强度
将来自给定薄膜中的不同氧化态的信号的总和标准化为一个，误差条显示1％误差，从测量数据的信号 - 噪声估计
NB和NB2O5的强度增加和随能力减少，分别表明表面氧化物层的存在
学分：通信材料，10qubit设计和表演团队在透射Qubits上执行了Qubit表征通常广泛用于量子计算和量子仿真
透射态QUBBit设计包括Josephse-Chronition，其与由大电容器分流的超导导线之间的薄氧化铝屏障，以形成相干Qubit
科学家可以控制电路量子电动力平台中的传输，并测量谐振器频率下的监测传输，作为Qubit状态的函数
在研究期间，Premkumar等
使用了三种不同的沉积物在粘贴铌膜的方法上，首先将其沉积在蓝宝石基板上的材料，并用于超导Qubit制造的直接电流溅射沉积
它们然后使用另外两种方法高功率脉冲磁控溅射（Hipims）并优化了提高电离程度的技术，并进行了改善的电离程度
，科学家们将Qubit性能的依赖性在使用弛豫测量（T1）
结果显示了三种沉积技术之间的明显统计差，其中溅射的铌始终如一地进行，其次是优化的Hipims方法，然后是正常的Hipims方法
该团队使用了一系列表征方法来研究薄膜并理解相干差异的可能的微观起源
Nb的不同氧化状态的深度谱
溅射的曲线（a ），优化（b）的Hipims，并且使用最大熵方法算法从PES数据重建Hipims Normal（C）Nb膜
每种薄膜显示几Nb2O5的表面层，过渡层具有不同浓度的不同亚氧化物，并且特别地，HIPIMS正常膜在过渡层中显示出显着浓度的NBO和NBO 2，并将N轴渗透到金属中
信用：通信材料，10
1038 / s43246-021-00174-7 Nb膜测量的谐振非弹性X射线散射（RIX）光谱氧气k下的rixs测量-Ence的谐振为531eV
插图显示溅射膜的OK吸收光谱，在共振下具有垂直虚线
B的rixs光谱的特写视图在递减去弹性线之后，用来自45的Nb2O5计算的状态（DOS）的声子密度
选择DOS的总缩放因子以帮助可视化据报道，将DOS出现从铌和氧气到≈70mev，并且主要来自较高能量的氧气，如蓝色和粉红色条带，分别为HIPIMS薄膜的较高能量下的较低强度表示较大浓度的氧空位
学分：通信材料，10
1038 / s43246-021-00174-7理解表面材料理解三种类型的Nb膜上的表面氧化物，Premkumar等
使用方法的组合作为柔软和硬的X射线照射光谱和共振弹性X射线散射
所有三种薄膜类型显示铌氧化铌（Nb2O5）是主要成分溅射膜含有尖锐的氧化物 - 金属界面，其次是Hipims优化方法和髋关节 - 正常膜沉积技术
科学家们还使用共振非弹性X射线散射，以实现对电子结构的低能量激发的敏感性
它们然后将表面氧化物结果与表面相关联使用透射电子显微镜的形态和晶粒尺寸，电子 - 能量损失光谱和原子力显微镜测量所有三种类型的Nb膜
显着不同，氧化物的近表面形态层粘附在较低的晶粒
电子 - 能量损失光谱提供了氧化物表面附近的化学性质的前景，而透射电子显微镜突出显示每个样品的晶界，原子力显微镜显示有关晶粒形态和尺寸的进一步信息
三种类型的Nb膜的结构和化学成像分别示出了所有测量的所有测量，分别为溅射，Hipims优化，Hipims正常膜
图（a） - （c）在薄膜表面的横截面上显示高角度环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-Stem）测量，揭示≈5nm氧化物层和晶粒尺寸的变化
面板（d） - （f）显示在Haadf-阀杆图像上所示的位置测量的OK边缘电子能损光谱（EELS）光谱用于溅射和HIPIMS优化薄膜，谷物（左）内的鳗鱼光谱两者沿晶界（右）截取的光谱显示从双峰（Nb2O5）到单个峰（所述亚氧化物）到可忽略的峰（金属）
然而，对于Hipims正常膜，鳗鱼谱晶界揭示了与表面氧化物层相似的氧化峰，表明氧气已经扩散到晶界中以形成氧化物
（g） - （i）显示横截面的TEM亮场图像薄膜的表面，其中白色虚线描绘了溅射和Hipims优化薄膜的晶界，D黄色箭头指向谷物边界的间隙对于Hipims正常膜
表面上方的颗粒状，浅灰色层是铂，其在样品制备期间保护表面
面板（ j） - （l）显示以500nm×500nm区域测量的原子力显微镜（AFM）图像
目视明显，溅射膜粒度是最大的，并且Hipims正常膜粒尺寸是最小的
信用：通信材料，10
以及Nb（铌）膜的表征，包括残留抗性比，晶粒尺寸和表面氧化物浓度禁止团队发现总QUBET放松时间是多种机制的总和;在通过各种技术沉积的Nb膜导地位的情况下，该研究因此建立了在Qubit制造期间的超导变速子Qubits和材料特性的性能之间的显着联系
工作研究了
的工作中的微观变化使用三种不同的溅射方法沉积的Nb薄膜，特别了解氧化物 - 金属界面的晶粒尺寸，亚氧化物 - 金属界面的渗透，并且靠近表面附近的亚氧化物腔内浓度
该研究的结果形成了坚实的基础开发能够引导用于超导Qubits材料的物理模型
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