論文の概要: Scaffold-Assisted Window Junctions for Superconducting Qubit Fabrication

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.11010v1
• Date: Fri, 14 Mar 2025 02:11:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-17 13:05:49.574996
• Title: Scaffold-Assisted Window Junctions for Superconducting Qubit Fabrication
• Title（参考訳）: 超電導クビット製造のためのスカフォルド支援窓接合
• Authors: Chung-Ting Ke, Jun-Yi Tsai, Yen-Chun Chen, Zhen-Wei Xu, Elam Blackwell, Matthew A. Snyder, Spencer Weeden, Peng-Sheng Chen, Chih-Ming Lai, Shyh-Shyuan Sheu, Zihao Yang, Cen-Shawn Wu, Alan Ho, R. McDermott, John Martinis, Chii-Dong Chen,
• Abstract要約: ウィンドウ接合(WJ)プロセスは、製造中のクビット品質の劣化を軽減し、足場をきれいに除去することができる。 PECVDで作製した足場と比較して、WJによって製造された物理的気相沈着(PVD)によるキュービットは、最大57,mutextsの緩和時間を達成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.5182585666785093
• License:
• Abstract: The superconducting qubit is one of the promising directions in realizing fault-tolerant quantum computing (FTQC), which requires many high-quality qubits. To achieve this, it is desirable to leverage modern semiconductor industry technology to ensure quality, uniformity, and reproducibility. However, conventional Josephson junction fabrication relies mainly on resist-assistant double-angle evaporation, posing integration challenges. Here, we demonstrate a lift-off-free qubit fabrication that integrates seamlessly with existing industrial technologies. This method employs a silicon oxide (SiO$_2$) scaffold to define an etched window with a well-controlled size to form a Josephson junction. The SiO$_2$, which has a large dielectric loss, is etched away in the final step using vapor HF leaving little residue. This Window junction (WJ) process mitigates the degradation of qubit quality during fabrication and allows clean removal of the scaffold. The WJ process is validated by inspection and Josephson junction measurement. The scaffold removal process is verified by measuring the quality factor of the resonators. Furthermore, compared to scaffolds fabricated by plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD), qubits made by WJ through physical vapor deposition (PVD) achieve relaxation time up to $57\,\mu\text{s}$. Our results pave the way for a lift-off-free qubit fabrication process, designed to be compatible with modern foundry tools and capable of minimizing damage to the substrate and material surfaces.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビットは、多くの高品質量子ビットを必要とするフォールトトレラント量子コンピューティング(FTQC)を実現する上で有望な方向の1つである。 これを実現するためには、現代の半導体産業技術を活用して、品質、均一性、再現性を確保することが望ましい。 しかし、従来のジョセフソン接合は、主に抵抗性を持つ二重角蒸発に依存しており、統合の課題を呈している。 ここでは、既存の産業技術とシームレスに統合された、リフトオフフリーな量子ビット製造を実演する。 この方法は酸化ケイ素(SiO$_2$)の足場を用いて、よく制御された大きさのエッチング窓を定義し、ジョセフソン接合を形成する。 大きな誘電損失を持つSiO$_2$は、蒸気HFをほとんど残らずに最終段階でエッチングされる。 このウィンドウ接合(WJ)プロセスは、製造中のクビット品質の劣化を軽減し、足場をきれいに除去することができる。 WJプロセスは検査とジョセフソン接合測定によって検証される。 共振器の品質係数を測定して, 足場除去過程を検証する。 さらに, プラズマ化学気相蒸着法 (PECVD) で作製した足場と比較して, WJ による物理気相蒸着法 (PVD) によるキュービットは, 57\,\mu\text{s}$までの緩和時間を達成している。 本研究は, 現代の鋳造工具と互換性があり, 基板や材料表面への損傷を最小限に抑えることのできる, リフトオフフリーキュービット製造プロセスの道を開いたものである。

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