論文の概要: Observation of Josephson Harmonics in Tunnel Junctions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.09192v1
• Date: Fri, 17 Feb 2023 23:52:55 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-21 19:59:54.943121
• Title: Observation of Josephson Harmonics in Tunnel Junctions
• Title（参考訳）: トンネル接合におけるジョセフソン高調波の観測
• Authors: Dennis Willsch, Dennis Rieger, Patrick Winkel, Madita Willsch, Christian Dickel, Jonas Krause, Yoichi Ando, Rapha\"el Lescanne, Zaki Leghtas, Nicholas T. Bronn, Pratiti Deb, Olivia Lanes, Zlatko K. Minev, Benedikt Dennig, Simon Geisert, Simon G\"unzler, S\"oren Ihssen, Patrick Paluch, Thomas Reisinger, Roudy Hanna, Jin Hee Bae, Peter Sch\"uffelgen, Detlev Gr\"utzmacher, Luiza Buimaga-Iarinca, Cristian Morari, Wolfgang Wernsdorfer, David P. DiVincenzo, Kristel Michielsen, Gianluigi Catelani, Ioan M. Pop
• Abstract要約: ジョセフソン効果の正確な理解は、超伝導ハードウェアを用いた量子情報処理のキーストーンである。 ジョセフソン接合(JJs)の有名な$sinvarphi$電流相関係(C$varphi$R)は、トランスモン人工原子のエネルギースペクトルを完全に記述できないことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4367428608292914
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: An accurate understanding of the Josephson effect is the keystone of quantum information processing with superconducting hardware. Here we show that the celebrated $\sin\varphi$ current-phase relation (C$\varphi$R) of Josephson junctions (JJs) fails to fully describe the energy spectra of transmon artificial atoms across various samples and laboratories. While the microscopic theory of JJs contains higher harmonics in the C$\varphi$R, these have generally been assumed to give insignificant corrections for tunnel JJs, due to the low transparency of the conduction channels. However, this assumption might not be justified given the disordered nature of the commonly used AlO$_x$ tunnel barriers. Indeed, a mesoscopic model of tunneling through an inhomogeneous AlO$_x$ barrier predicts contributions from higher Josephson harmonics of several %. By including these in the transmon Hamiltonian, we obtain orders of magnitude better agreement between the computed and measured energy spectra. The measurement of Josephson harmonics in the C$\varphi$R of standard tunnel junctions prompts a reevaluation of current models for superconducting hardware and it offers a highly sensitive probe towards optimizing tunnel barrier uniformity.
• Abstract（参考訳）: ジョセフソン効果の正確な理解は、超伝導ハードウェアを用いた量子情報処理のキーストーンである。 ここで、josephson junctions (jjs) の祝われる$\sin\varphi$ current-phase relation (c$\varphi$r) は、様々なサンプルや実験室におけるトランスモン人工原子のエネルギースペクトルを完全に記述できないことを示す。 JJsの顕微鏡理論は、C$\varphi$Rの高調波を含むが、一般的には伝導チャネルの透明性が低いため、トンネルJJsに重要な補正を与えると考えられている。 しかし、一般的に使用されるAlO$_x$トンネル障壁の乱れの性質を考えると、この仮定は正当化されないかもしれない。 実際、不均一な alo$_x$ 障壁を通るトンネルのメソスコピックモデルは、数%高いジョセフソン高調波からの寄与を予測する。 これらをトランスモンハミルトニアンに含めることで、計算されたエネルギースペクトルと測定されたエネルギースペクトルの間で、桁違いに良い一致が得られる。 標準トンネル接合のC$\varphi$Rにおけるジョセフソン高調波の測定は超伝導ハードウェアの現在のモデルの再評価を促し、トンネルバリアの均一性を最適化するための高感度プローブを提供する。

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