論文の概要: The influence of pinholes and weak-points in aluminium-oxide Josephson junctions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.15560v2
• Date: Thu, 29 Feb 2024 05:24:56 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-01 18:12:49.189333
• Title: The influence of pinholes and weak-points in aluminium-oxide Josephson junctions
• Title（参考訳）: アルミニウム酸化物ジョセフソン接合におけるピンホールと弱点の影響
• Authors: K. Bayros, M. J. Cyster, J. S. Smith, J. H. Cole
• Abstract要約: ジョセフソン接合 (Josephson junctions) は、量子コンピューティングの超伝導量子ビットにおいて用いられる鍵成分である。 接合部のピンホールは、これらの不安定性への寄与の1つとして提案されている。 分子動力学を用いて3次元原子モデルを作成し,Al-AlOx-Alトンネル接合を記述する。
• 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: Josephson junctions are the key components used in superconducting qubits for quantum computing. The advancement of quantum computing is limited by a lack of stability and reproducibility of qubits which ultimately originates in the amorphous tunnel barrier of the Josephson junctions and other material imperfections. Pinholes in the junction have been suggested as one of the possible contributors to these instabilities, but evidence of their existence and the effect they might have on transport is unclear. We use molecular dynamics to create three-dimensional atomistic models to describe Al-AlOx-Al tunnel junctions, showing that pinholes form when oxidation of the barrier is incomplete. Following this we use the atomistic model and simulate the electronic transport properties for tunnel junctions with different barrier thicknesses using the non-equilibrium Green's function formalism. We observe that pinholes may contribute to excess quasiparticle current flow in Al-AlOx-Al tunnel junctions with thinner barriers, and in thicker barriers we observe weak-points which facilitate leakage currents even when the oxide is continuous. We find that the disordered nature of the amorphous barrier results in significant variations in the transport properties. Additionally, we determine the current-phase relationship for our atomistic structures, confirming that devices with pinholes and weak-points cause a deviation from the ideal sinusoidal Josephson relationship.
• Abstract（参考訳）: ジョセフソン接合(Josephson junctions)は、量子コンピューティングの超伝導量子ビットにおいて用いられる鍵成分である。 量子コンピューティングの進歩は、クビットの安定性の欠如と、最終的にジョセフソン接合やその他の材料欠陥の非晶質トンネル障壁から生じる再現性の欠如によって制限される。 接合部のピンホールは、これらの不安定な原因の1つとして提案されているが、その存在の証拠と輸送への影響は明らかではない。 分子動力学を用いて3次元原子モデルを作成し、Al-AlOx-Alトンネル接合を記述することにより、バリアの酸化が不完全であるときにピンホールが形成されることを示す。 これに続いて、非平衡グリーン関数形式を用いて、原子モデルを用いて異なるバリア厚を持つトンネル接合の電子輸送特性をシミュレートする。 ピンホールはAl-AlOx-Alトンネル接合部における過剰な準粒子電流の流れに寄与し, より厚い障壁では, 酸化物が連続しても漏れ電流を緩和する弱い点が観察される。 アモルファスバリアの無秩序な性質は輸送特性に大きな変化をもたらすことが判明した。 さらに、我々の原子構造に対する現在の位相関係を定め、ピンホールと弱い点を持つ装置が理想的な正弦波ジョセフソン関係から逸脱することを確認する。

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