論文の概要: Two superconducting thin films systems with potential integration of different quantum functionalities

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.19493v1
• Date: Fri, 27 Dec 2024 07:23:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-30 17:24:33.451451
• Title: Two superconducting thin films systems with potential integration of different quantum functionalities
• Title（参考訳）: 量子機能の異なる2つの超伝導薄膜システム
• Authors: Snehal Mandal, Biplab Biswas, Suvankar Purakait, Anupam Roy, Biswarup Satpati, Indranil Das, B. N. Dev,
• Abstract要約: シリコン(Si)上に成長したコバルト(Co)薄膜は超伝導であることが判明した。 ハイブリッドCo膜の超伝導とCoSi$$の超伝導 T_c$の関数としての磁場走査は、このピークの強度と温度のモノトニックな増加を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: Quantum computation based on superconducting circuits utilizes superconducting qubits with Josephson tunnel junctions. Engineering high-coherence qubits requires materials optimization. In this work, we present two superconducting thin film systems, grown on silicon (Si), and one obtained from the other via annealing. Cobalt (Co) thin films grown on Si were found to be superconducting [EPL 131 (2020) 47001]. These films also happen to be a self-organised hybrid superconductor/ferromagnet/superconductor (S/F/S) structure. The S/F/S hybrids are important for superconducting $\pi$-qubits [PRL 95 (2005) 097001] and in quantum information processing. Here we present our results on the superconductivity of a hybrid Co film followed by the superconductivity of a CoSi$_2$ film, which was prepared by annealing the Co film. CoSi$_2$, with its $1/f$ noise about three orders of magnitude smaller compared to the most commonly used superconductor aluminium (Al), is a promising material for high-coherence qubits. The hybrid Co film revealed superconducting transition temperature $T_c$ = 5 K and anisotropy in the upper critical field between the in-plane and out-of-plane directions. The anisotropy was of the order of ratio of lateral dimensions to thickness of the superconducting Co grains, suggesting a quasi-2D nature of superconductivity. On the other hand, CoSi$_2$ film showed a $T_c$ of 900 mK. In the resistivity vs. temperature curve, we observe a peak near $T_c$. Magnetic field scan as a function of $T$ shows a monotonic increase in intensity of this peak with temperature. The origin of the peak has been explained in terms of parallel resistive model for the particular measurement configuration. Although our CoSi$_2$ film contains grain boundaries, we observed a perpendicular critical field of 15 mT and a critical current density of 3.8x10$^7$ A/m$^2$, comparable with epitaxial CoSi$_2$ films.
• Abstract（参考訳）: 超伝導回路に基づく量子計算は、ジョセフソントンネル接合を用いた超伝導量子ビットを利用する。 工学的な高コヒーレンス量子ビットは材料最適化を必要とする。 本研究では,シリコン(Si)上に成長した2つの超伝導薄膜システムと,熱処理により得られた2つの薄膜システムについて述べる。 Siで成長したコバルト(Co)薄膜は超伝導 [EPL 131 (2020) 47001] であることが判明した。 これらの膜はまた、自己組織化されたハイブリッド超伝導体/強磁性体/超伝導体(S/F/S)構造でもある。 S/F/Sハイブリッドは、$\pi$-qubits [PRL 95 (2005) 097001] の超伝導および量子情報処理において重要である。 本稿では,Co膜を熱処理して作製したCoSi$_2$膜の超伝導について述べる。 CoSi$_2$は、最も一般的に使用される超伝導体アルミニウム(Al)と比べて3桁ほど小さい1/f$のノイズで、高コヒーレンス量子ビットにとって有望な材料である。 ハイブリッドCo膜は、超伝導転移温度$T_c$ = 5Kと、面内方向と面外方向の上部臨界場における異方性を明らかにした。 異方性は、超伝導Co粒子の厚さと横寸法の比の順であり、超伝導の準2次元的性質を示唆している。 一方、CoSi$_2$フィルムは900mKのT_c$を示した。 比抵抗対温度曲線では、T_c$に近いピークを観測する。 T$の関数としての磁場スキャンは、このピークの強度と温度のモノトニックな増加を示す。 ピークの起源は、特定の測定構成に対する並列抵抗モデルの観点から説明されている。 CoSi$_2$膜は粒界を含むが、15mTの垂直臨界場と3.8x10$^7$A/m$^2$の臨界電流密度はエピタキシャルCoSi$_2$膜に匹敵する。

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