論文の概要: Gralmonium: Granular Aluminum Nano-Junction Fluxonium Qubit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.01776v2
- Date: Mon, 5 Sep 2022 09:37:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-26 22:59:05.156198
- Title: Gralmonium: Granular Aluminum Nano-Junction Fluxonium Qubit
- Title（参考訳）: グラモニウム:グラニュラーアルミナノ接合フラクソニウム
- Authors: D. Rieger, S. G\"unzler, M. Spiecker, P. Paluch, P. Winkel, L. Hahn,
J. K. Hohmann, A. Bacher, W. Wernsdorfer, I. M. Pop
- Abstract要約: フラクソニウム量子ビットでは、ジョセフソン接合の役割は、リソグラフィで定義され、自己構造化されたアルミニウムナノ接合によって担うことができる。
得られた量子ビットのスペクトルは、グラルモニウムと呼ばれ、標準のフラクソニウム量子ビットとは区別できない。
- 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: Mesoscopic Josephson junctions (JJs), consisting of overlapping
superconducting electrodes separated by a nanometer thin oxide layer, provide a
precious source of nonlinearity for superconducting quantum circuits and are at
the heart of state-of-the-art qubits, such as the transmon and fluxonium. Here,
we show that in a fluxonium qubit the role of the JJ can also be played by a
lithographically defined, self-structured granular aluminum (grAl)
nano-junction: a superconductor-insulator-superconductor (SIS) JJ obtained in a
single layer, zero-angle evaporation. The measured spectrum of the resulting
qubit, which we nickname gralmonium, is indistinguishable from the one of a
standard fluxonium qubit. Remarkably, the lack of a mesoscopic parallel plate
capacitor gives rise to an intrinsically large grAl nano-junction charging
energy in the range of tens of $\mathrm{GHz}$, comparable to its Josephson
energy $E_\mathrm{J}$. We measure average energy relaxation times of
$T_1=10\,\mathrm{\mu s}$ and Hahn echo coherence times of
$T_2^\text{echo}=9\,\mathrm{\mu s}$. The exponential sensitivity of the
gralmonium to the $E_\text{J}$ of the grAl nano-junction provides a highly
susceptible detector. Indeed, we observe spontaneous jumps of the value of
$E_\text{J}$ on timescales from milliseconds to days, which offer a powerful
diagnostics tool for microscopic defects in superconducting materials.
- Abstract（参考訳）: ナノメートルの薄い酸化物層で隔てられた重なり合う超伝導電極からなるメゾスコピックジョセフソン接合(jjs)は、超伝導量子回路の非線形性の貴重な源となり、トランスモンやフラックスニウムのような最先端の量子ビットの中心にある。
ここでは、フラクソニウム量子ビットにおいて、JJの役割は、リソグラフィで定義された自己構造粒状アルミニウム(grAl)ナノ接合(超伝導体-絶縁体-超伝導体(SIS)JJ)によっても担うことができることを示す。
結果として得られた量子ビットのスペクトルはグラルモニウム(gralmonium)と呼ばれ、標準のフラックスニウム量子ビットとは区別がつかない。
驚くべきことに、メソスコピックな平行板キャパシタがないことは、ジョセフソンエネルギー$e_\mathrm{j}$に匹敵する数万ドルの範囲で、本質的に大きなグラルナノ接合充電エネルギーをもたらす。
平均エネルギー緩和時間は$t_1=10\,\mathrm{\mu s}$、ハーンエコーコヒーレンス時間は$t_2^\text{echo}=9\,\mathrm{\mu s}$である。
grAlナノ接合の$E_\text{J}$に対するグラモニウムの指数感度は、非常に感受性の高い検出器を提供する。
実際、ミリ秒から数日の時間スケールで$E_\text{J}$の値の自発的なジャンプを観察し、超伝導材料における顕微鏡欠陥の強力な診断ツールを提供する。
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