論文の概要: Simplified Josephson-junction fabrication process for reproducibly
high-performance superconducting qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.05230v1
- Date: Tue, 10 Nov 2020 16:42:50 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-24 18:55:24.416740
- Title: Simplified Josephson-junction fabrication process for reproducibly
high-performance superconducting qubits
- Title（参考訳）: 再現可能な超伝導量子ビットの簡易ジョセフソン接合法
- Authors: A. Osman, J. Simon, A. Bengtsson, S. Kosen, P. Krantz, D. Perez, M.
Scigliuzzo, Jonas Bylander, and A. Fadavi Roudsari
- Abstract要約: 現在のアルミニウムベースのジョセフソン接合のシャドウ蒸発技術は、パッチを堆積するために別のリソグラフィーステップを必要とする。
我々は、接合電極とパッチの両方を蒸発させるために、リソグラフィーステップと真空サイクルを1つ使用した。
このような周波数予測性は、量子コンピュータにおける量子ビットの数をスケールアップするための要件である。
- 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: We introduce a simplified fabrication technique for Josephson junctions and
demonstrate superconducting Xmon qubits with $T_1$ relaxation times averaging
above 50$~\mu$s ($Q>$1.5$\times$ 10$^6$). Current shadow-evaporation techniques
for aluminum-based Josephson junctions require a separate lithography step to
deposit a patch that makes a galvanic, superconducting connection between the
junction electrodes and the circuit wiring layer. The patch connection
eliminates parasitic junctions, which otherwise contribute significantly to
dielectric loss. In our patch-integrated cross-type (PICT) junction technique,
we use one lithography step and one vacuum cycle to evaporate both the junction
electrodes and the patch. In a study of more than 3600 junctions, we show an
average resistance variation of 3.7$\%$ on a wafer that contains forty
0.5$\times$0.5-cm$^2$ chips, with junction areas ranging between 0.01 and 0.16
$\mu$m$^2$. The average on-chip spread in resistance is 2.7$\%$, with 20 chips
varying between 1.4 and 2$\%$. For the junction sizes used for transmon qubits,
we deduce a wafer-level transition-frequency variation of 1.7-2.5$\%$. We show
that 60-70$\%$ of this variation is attributed to junction-area fluctuations,
while the rest is caused by tunnel-junction inhomogeneity. Such high frequency
predictability is a requirement for scaling-up the number of qubits in a
quantum computer.
- Abstract（参考訳）: ジョゼフソン接合の簡易化手法を導入し、50$~\mu$s (q>$1.5$\times$10$^6$) を超える平均緩和時間t_1$の超伝導xmon量子ビットを実演する。
現在のアルミニウム系ジョセフソン接合のシャドーエバーポレーション技術は、接合電極と回路配線層との間の電気的超伝導接続を成すパッチを堆積するために別のリソグラフィステップを必要とする。
パッチ接続は寄生接合を除去し、それ以外は誘電損失に大きく寄与する。
パッチ集積型クロスタイプ接合法では, 接合電極とパッチの双方を蒸発させるために, リソグラフィステップと真空サイクルを1つ使用した。
3600以上の接合の研究において、平均抵抗変動は、0.5$\times$0.5-cm$^2$チップを含むウェハーにおいて3.7$\%$であり、接合面積は0.01から0.06$m$^2$である。
抵抗で拡散する平均的なオンチップは2.7$\%$で、20チップは1.4から2$\%$の間で変化する。
トランスモン量子ビットに使用されるジャンクションサイズについて、ウェーハレベルの遷移周波数変化は1.7-2.5$\%$である。
この変動の60-70$\%は接合面積変動に起因するが,残りはトンネル接合の不均一性に起因する。
このような高周波予測性は量子コンピュータ内の量子ビット数をスケールアップするための要件である。
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