論文の概要: A superinductor in a deep sub-micron integrated circuit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.13202v2
- Date: Thu, 07 Aug 2025 16:10:23 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-08 21:11:55.603255
- Title: A superinductor in a deep sub-micron integrated circuit
- Title（参考訳）: 深部サブミクロン集積回路におけるスーパーインダクタ
- Authors: T. H. Swift, F. Olivieri, G. Aizpurua-Iraola, J. Kirkman, G. M. Noah, M. de Kruijf, F. E. von Horstig, A. Gomez-Saiz, J. J. L. Morton, M. F. Gonzalez-Zalba,
- Abstract要約: スーパーインダクタは、超伝導抵抗量子を超越した固有のインピーダンスによって特徴づけられる回路素子である。
シリコン集積回路(IC)内で実現したスーパーインダクタを提案する。
同じIC内に形成されたシリコン量子ドットにスーパーインダクタを対向させることで、高周波単一電子トランジスタ(rfSET)を実証する。
- 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: Superinductors are circuit elements characterised by an intrinsic impedance in excess of the superconducting resistance quantum ($R_\text{Q}\approx6.45~$k$\Omega$), with applications from metrology and sensing to quantum computing. However, they are typically obtained using exotic materials with high density inductance such as Josephson junctions, superconducting nanowires or twisted two-dimensional materials. Here, we present a superinductor realised within a silicon integrated circuit (IC), exploiting the high kinetic inductance ($\sim 1$~nH/$\square$) of TiN thin films native to the manufacturing process (22-nm FDSOI). By interfacing the superinductor to a silicon quantum dot formed within the same IC, we demonstrate a radio-frequency single-electron transistor (rfSET), the most widely used sensor in semiconductor-based quantum computers. The integrated nature of the rfSET reduces its parasitics which, together with the high impedance, yields a sensitivity improvement of more than two orders of magnitude over the state-of-the-art, combined with a 10,000-fold area reduction. Beyond providing the basis for dense arrays of integrated and high-performance qubit sensors, the realization of high-kinetic-inductance superconducting devices integrated within modern silicon ICs opens many opportunities, including kinetic-inductance detector arrays for astronomy and the study of metamaterials and quantum simulators based on 1D and 2D resonator arrays.
- Abstract（参考訳）: スーパーインダクタ(Superinductor)は、超伝導抵抗量子(R_\text{Q}\approx6.45~$k$\Omega$)を超える固有のインピーダンスによって特徴づけられる回路要素であり、メトロジーやセンシングから量子コンピューティングへの応用がある。
しかし、それらは典型的にはジョセフソン接合、超伝導ナノワイヤ、ねじれた2次元材料などの高密度インダクタンスを持つエキゾチック材料を用いて得られる。
ここでは、シリコン集積回路(IC)内で実現された超インダクタについて、製造プロセスに固有のTiN薄膜(22nm FDSOI)の高速度インダクタンス(\sim 1$~nH/$\square$)を利用する。
同じIC内に形成されたシリコン量子ドットにスーパーインダクタを対向させることで、半導体ベースの量子コンピュータで最も広く使われているセンサである高周波単一電子トランジスタ(rfSET)を実演する。
rfSETの一体性は寄生虫を減少させ、高いインピーダンスとともに、最先端技術よりも2桁以上の感度向上と1万倍の面積減少をもたらす。
集積および高性能量子ビットセンサの高密度アレイの基礎を提供するだけでなく、現代のシリコンICに組み込まれた高速度誘導超伝導デバイスの実現は、天文学のための運動インダクタンス検出器アレイや、1Dおよび2D共振器アレイに基づくメタマテリアルと量子シミュレータの研究を含む多くの機会を開放する。
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