在微波频段的固态量子计算系统中，介质损耗对系统相干特性具有重要影响。六方氮化硼（Hexagonal Boron Nitride，hBN）薄膜是一种范德瓦尔斯绝缘材料，且是没有悬挂键的晶体结构，可能是一种很好的低损耗介质选择。然而，hBN在微波频段的损耗还没有被研究过。

近日，MIT的研究人员用NbSe2-hBN-NbSe2异质结构做平行板电容，和将hBN直接盖在叉指电容上，以及单纯的叉指电容做对比，得到其在低温单光子水平的损耗角正切在1E-6量级。用该平行板电容做transmon量子比特的并联电容，最长得到24微秒的能量弛豫时间和25微秒的Ramsey相位退相干时间，但不同比特间波动较大。采用hBN做电容介质时，由于厚度只有10nm-30nm，从而量子比特的并联电容的面积可以大大缩小，在27-80平方微米范围，相比更常见的共面电容方案尺寸缩小了两个数量级。

采用该研究工作中的方案，有助于减小超导量子比特尺寸，同时微波场更集中在平板电容间也有助于降低量子比特之间的串扰问题，如果工艺能优化到稳定得到高质量的量子比特，并且与集成电路兼容，将有助于超导量子比特系统的规模化制备。

论文信息：https://arxiv.org/abs/2109.00015