論文の概要: Improved Coherence in Optically-Defined Niobium Trilayer Junction Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.05883v2
• Date: Wed, 21 Feb 2024 21:16:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-23 19:00:17.793687
• Title: Improved Coherence in Optically-Defined Niobium Trilayer Junction Qubits
• Title（参考訳）: 光処理によるニオブ三層接合量子のコヒーレンス向上
• Authors: Alexander Anferov, Kan-Heng Lee, Fang Zhao, Jonathan Simon, David I. Schuster
• Abstract要約: ニオブは超伝導装置の運転温度と周波数の上昇の恩恵を受ける。 我々は、光学リソグラフィーのみを用いて、ニオブ三層接合を再検討し、オールニオブトランスモンを作製する。 電子レンジ領域のデバイスを特徴付け、コヒーレンスタイムを最大622mu$s、平均クビット品質係数を105$以上としています。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 45.786749852292246
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Niobium offers the benefit of increased operating temperatures and frequencies for Josephson junctions, which are the core component of superconducting devices. However existing niobium processes are limited by more complicated fabrication methods and higher losses than now-standard aluminum junctions. Combining recent trilayer fabrication advancements, methods to remove lossy dielectrics and modern superconducting qubit design, we revisit niobium trilayer junctions and fabricate all-niobium transmons using only optical lithography. We characterize devices in the microwave domain, measuring coherence times up to $62~\mu$s and an average qubit quality factor above $10^5$: much closer to state-of-the-art aluminum-junction devices. We find the higher superconducting gap energy also results in reduced quasiparticle sensitivity above $0.16~$K, where aluminum junction performance deteriorates. Our junction process is readily applied to standard optical-based foundry processes, opening new avenues for direct integration and scalability, and paves the way for higher-temperature and higher-frequency quantum devices.
• Abstract（参考訳）: ニオブは、超伝導デバイスの中核成分であるジョセフソン接合の動作温度と周波数の増大の利点を提供する。 しかし、既存のニオブプロセスは、現在の標準アルミニウム接合よりも複雑な製法と高い損失によって制限されている。 近年の3層膜形成の進展, 損失誘電体除去法, 現代的な超伝導クビット設計法を組み合わせることで, ニオブ三層接合を再検討し, 光リソグラフィーのみで全ニオブトランスモンを作製する。 我々はマイクロ波領域のデバイスを特徴付け、コヒーレンス時間を最大62〜\mu$sまで測定し、平均クアビット品質係数を10^5$以上としています。 超伝導ギャップエネルギーが高くなると準粒子感度が0.16〜$k以上低下し、アルミニウム接合性能が低下する。 我々のジャンクションプロセスは、標準光学ベースのファウントリープロセスに容易に適用でき、直接統合とスケーラビリティのための新たな道を開き、高温で高周波数の量子デバイスへの道を開く。

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