論文の概要: Niobium Air Bridges as a Low-Loss Component for Superconducting Quantum Hardware

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.12076v1
• Date: Sat, 15 Mar 2025 10:36:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-18 12:29:42.120543
• Title: Niobium Air Bridges as a Low-Loss Component for Superconducting Quantum Hardware
• Title（参考訳）: 超伝導量子ハードウェアの低損失成分としてのニオブエアブリッジ
• Authors: N. Bruckmoser, L. Koch, I. Tsitsilin, M. Grammer, D. Bunch, L. Richard, J. Schirk, F. Wallner, J. Feigl, C. M. F. Schneider, S. Geprägs, V. P. Bader, M. Althammer, L. Södergren, S. Filipp,
• Abstract要約: 超伝導量子プロセッサのスケールアップには、リードアウトと制御ラインのための高ルーティング密度が必要である。 超伝導膜としてのアルミニウム硬質マスクとニオブをベースとしたエアブリッジの普遍的減圧加工プロセスを提案し,実証する。 複数のニオブエアブリッジを中心導体に組み込んだ超伝導CPW共振器を作製した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Scaling up superconducting quantum processors requires a high routing density for readout and control lines, relying on low-loss interconnects to maintain design flexibility and device performance. We propose and demonstrate a universal subtractive fabrication process for air bridges based on an aluminum hard mask and niobium as the superconducting film. Using this technology, we fabricate superconducting CPW resonators incorporating multiple niobium air bridges in and across their center conductors. Through rigorous cleaning methods, we achieve mean internal quality factors in the single-photon limit exceeding $Q_{\mathrm{int}} = 8.2 \times 10^6$. Notably, the loss per air bridge remains below the detection threshold of the resonators. Due to the larger superconducting energy gap of niobium compared to conventional aluminum air bridges, our approach enables stable performance at elevated temperatures and magnetic fields, which we experimentally confirm in temperatures up to 3.9 K and in a magnetic field of up to 1.60 T. Additionally, we utilize air bridges to realize low-loss vacuum-gap capacitors and demonstrate their successful integration into transmon qubits by achieving median qubit lifetimes of $T_1 = 51.6 \,\mu\text{s}$.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子プロセッサのスケールアップには、リードアウトとコントロールラインのための高いルーティング密度が必要であり、設計の柔軟性とデバイス性能を維持するために、低損失の相互接続に依存している。 超伝導膜としてのアルミニウム硬質マスクとニオブをベースとしたエアブリッジの普遍的減圧加工プロセスを提案し,実証する。 この技術を用いて, 超伝導CPW共振器を作製し, 複数のニオブエアブリッジを中心導体に導入した。 厳密なクリーニング法により,Q_{\mathrm{int}} = 8.2 \times 10^6$を超える単一光子限界における内部品質係数を平均的に達成する。 特に、空気橋1本あたりの損失は共振器の検出しきい値以下である。 従来のアルミニウム製エアブリッジと比較して, ニオブの超伝導エネルギーギャップが大きいため, 高温, 磁場の安定な性能を実現し, 温度3.9K, 磁場1.60T, 低損失真空ギャップキャパシタを実現し, 中央値のT_1 = 51.6 \,\mu\text{s}$を達成し, トランスモンキュービットへの統合を成功させたことを実証した。

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