按比例增加基于transmon量子位的超导量子电路，必须大幅提高量子位的相干时间。近年来，钽(Ta)已经成为transmon量子位的一个有前途的候选材料，在相干时间方面超过了传统的同类材料。然而，非晶表面Ta氧化物层可能引入介电损耗，最终限制了相干时间。

布鲁克海文国家实验室Mingzhao Liu、Yimei Zhu和西北太平洋国家实验室Peter V. Sushko等提出了一种使用超薄镁(Mg)覆盖层抑制氧化钽形成的新方法。

本文要点：

（1）

基于同步加速器的X射线光电子能谱(XPS)研究表明，氧化物被限制在Mg/Ta界面正下方的极薄区域。此外，作者证明了薄Ta膜的超导性质在Mg覆盖后得到了改善，表现出向超导和磁有序状态的更尖锐和更高的温度转变。此外，我们建立了原子尺度的机制理解的作用，在保护钽氧化的基础上计算模型。

（2）

这项工作为表面氧化钽的形成机制和功能提供了有价值的见解，并为降低超导量子材料的介电损耗提供了一种新的材料设计原则。最终，作者的发现为实现大规模、高性能的量子计算系统铺平了道路。

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C. Zhou, J. Mun, J. Yao, A. kumar Anbalagan, M. D. Hossain, R. A. McLellan, R. Li, K. Kisslinger, G. Li, X. Tong, A. R. Head, C. Weiland, S. L. Hulbert, A. L. Walter, Q. Li, Y. Zhu, P. V. Sushko, M. Liu, Ultrathin Magnesium-Based Coating as An Efficient Oxygen Barrier for Superconducting Circuit Materials. Adv. Mater. 2024, 2310280.

DOI: 10.1002/adma.202310280

https://doi.org/10.1002/adma.202310280