論文の概要: Low loss lumped-element inductors made from granular aluminum
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.12611v1
- Date: Tue, 19 Nov 2024 16:17:14 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-20 13:35:42.003173
- Title: Low loss lumped-element inductors made from granular aluminum
- Title（参考訳）: 粒状アルミニウム製低損失ラッピング素子インダクタ
- Authors: Vishakha Gupta, Patrick Winkel, Neel Thakur, Peter van Vlaanderen, Yanhao Wang, Suhas Ganjam, Luigi Frunzio, Robert J. Schoelkopf,
- Abstract要約: ランプ素子インダクタは、回路QEDツールボックスの積分成分である。
本研究では, 超伝導アルミニウム(grAl)による高速度インダクタンスを活用することで, この課題を克服する。
純アルミニウム(Al)製のインダクタよりも100ドルほどコンパクトな数nHのインダクタンスを有するラッピング素子インダクタを実演する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.930185302300346
- License:
- Abstract: Lumped-element inductors are an integral component in the circuit QED toolbox. However, it is challenging to build inductors that are simultaneously compact, linear and low-loss with standard approaches that either rely on the geometric inductance of superconducting thin films or on the kinetic inductance of Josephson junctions arrays. In this work, we overcome this challenge by utilizing the high kinetic inductance offered by superconducting granular aluminum (grAl). We demonstrate lumped-element inductors with a few nH of inductance that are up to $100$ times more compact than inductors built from pure aluminum (Al). To characterize the properties of these linear inductors, we first report on the performance of lumped-element resonators built entirely out of grAl with sheet inductances varying from $30-320\,$pH/sq and self-Kerr non-linearities of $0.2-20\,\mathrm{Hz/photon}$. Further, we demonstrate ex-situ integration of these grAl inductors into hybrid resonators with Al or tantalum (Ta) capacitor electrodes without increasing total internal losses. Interestingly, the measured internal quality factors systematically decrease with increasing room-temperature resistivity of the grAl film for all devices, indicating a trade-off between compactness and internal loss. For our lowest resistivity grAl films, we measure quality factors reaching $3.5 \times 10^6$ for the all-grAl devices and $4.5 \times 10^6$ for the hybrid grAl/Ta devices, similar to state-of-the-art quantum circuits. Our loss analysis suggests that the surface loss factor of grAl is similar to that of pure Al for our lowest resistivity films, while the increasing losses with resistivity could be explained by increasing conductor loss in the grAl film.
- Abstract（参考訳）: ランプ素子インダクタは、回路QEDツールボックスの積分成分である。
しかし、超伝導薄膜の幾何学的インダクタンスやジョセフソン接合配列の運動的インダクタンスに依存する標準的なアプローチと同時にコンパクトで線形で低損失なインダクタンスを構築することは困難である。
本研究では, 超伝導アルミニウム (grAl) による高速度インダクタンスを活用することで, この課題を克服する。
純アルミニウム(Al)を原料とするインダクタよりも100ドル以上コンパクトなインダクタンスを,数nHのインダクタンスを有するラッピング素子インダクタを実証した。
これらの線形インダクタの特性を特徴づけるために、まず、GraAlで完全に構成されたラム素子共振器の性能について報告し、シートインダクタンスを30〜320,$pH/sq、セルフカー非直線を0.2〜20,\mathrm{Hz/photon}$とする。
さらに, これらのグラルインダクタをAl, タンタル (Ta) コンデンサ電極とハイブリッド共振器に統合した場合, 内部損失は増大しない。
興味深いことに、測定された内部品質因子は、すべてのデバイスにおいて、GraAl膜の室温比を増大させることで体系的に減少し、コンパクト性と内部損失のトレードオフを示す。
最も低い比抵抗glAl膜では、全grAlデバイスで3.5 \times 10^6$、ハイブリッドglAl/Taデバイスで4.5 \times 10^6$に達する品質因子を、最先端の量子回路と同様に測定する。
損失解析の結果,grAlの表面損失係数は低比抵抗膜では純Alと類似しているが,比抵抗膜では導体損失の増加により比抵抗による損失の増加が説明できることがわかった。
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