論文の概要: Integration of topological insulator Josephson junctions in superconducting qubit circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.04224v2
• Date: Sat, 18 Sep 2021 18:47:52 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-10 23:30:30.476988
• Title: Integration of topological insulator Josephson junctions in superconducting qubit circuits
• Title（参考訳）: 超伝導量子ビット回路における位相絶縁体ジョセフソン接合の統合
• Authors: Tobias W. Schmitt, Malcolm R. Connolly, Michael Schleenvoigt, Chenlu Liu, Oscar Kennedy, Jos\'e M. Ch\'avez-Garcia, Abdur R. Jalil, Benjamin Bennemann, Stefan Trellenkamp, Florian Lentz, Elmar Neumann, Tobias Lindstr\"om, Sebastian E. de Graaf, Erwin Berenschot, Niels Tas, Gregor Mussler, Karl D. Petersson, Detlev Gr\"utzmacher and Peter Sch\"uffelgen
• Abstract要約: 半導体ジョセフソン接合(JJs)を用いた超伝導トランスモン量子ビットの実現に関する報告 モノリシック集積型ハードマスクを用いた基板上でのマイクロ波損失は、TIナノ構造の選択的領域成長、すなわち緩和時間に対するマイクロ秒制限に有効である。 本研究は,新しいジョセフソンおよびトポロジカルキュービットにおけるトポロジカル素材の高度な研究の道を開くものである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The integration of semiconductor Josephson junctions (JJs) in superconducting quantum circuits provides a versatile platform for hybrid qubits and offers a powerful way to probe exotic quasiparticle excitations. Recent proposals for using circuit quantum electrodynamics (cQED) to detect topological superconductivity motivate the integration of novel topological materials in such circuits. Here, we report on the realization of superconducting transmon qubits implemented with $(Bi_{0.06}Sb_{0.94})_{2}Te_{3}$ topological insulator (TI) JJs using ultra-high vacuum fabrication techniques. Microwave losses on our substrates with monolithically integrated hardmask, used for selective area growth of TI nanostructures, imply microsecond limits to relaxation times and thus their compatibility with strong-coupling cQED. We use the cavity-qubit interaction to show that the Josephson energy of TI-based transmons scales with their JJ dimensions and demonstrate qubit control as well as temporal quantum coherence. Our results pave the way for advanced investigations of topological materials in both novel Josephson and topological qubits.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子回路における半導体ジョセフソン接合(JJ)の統合は、ハイブリッド量子ビットのための多用途プラットフォームを提供し、エキゾチック準粒子励起を探索する強力な方法を提供する。 トポロジカル超伝導の検出に回路量子力学(cQED)を用いる最近の提案は、そのような回路に新しいトポロジカル材料を統合する動機となる。 本稿では, 超高真空加工技術を用いた(Bi_{0.06}Sb_{0.94})_{2}Te_{3}$トポロジカル絶縁体(TI)JJを用いた超伝導トランスモン量子ビットの実現について報告する。 モノリシック集積型ハードマスクを用いた基板上でのマイクロ波損失は, TIナノ構造の選択的領域成長, 緩和時間に対するマイクロ秒制限, 強結合cQEDとの相溶性を示す。 共振器-量子ビット相互作用を用いて、TI系トランモンのジョセフソンエネルギーがJJ次元とスケールし、時間量子コヒーレンスと同様に量子ビット制御を示す。 以上より,josephson とtopological qubits のいずれにおいても,トポロジカル材料の研究が進んでいる。

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