論文の概要: Low-loss frequency-tunable Josephson junction array cavities on Ge/SiGe heterostructures with a tapered etching approach
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.17812v1
- Date: Fri, 19 Dec 2025 17:16:49 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-22 19:25:54.511419
- Title: Low-loss frequency-tunable Josephson junction array cavities on Ge/SiGe heterostructures with a tapered etching approach
- Title（参考訳）: テーパエッチング法によるGe/SiGeヘテロ構造上の低損失周波数可変ジョセフソン接合アレイキャビティ
- Authors: Franco De Palma, Elena Acinapura, Wonjin Jang, Fabian Oppliger, Radha Krishnan, Arianna Nigro, Ilaria Zardo, Pasquale Scarlino,
- Abstract要約: 逆グレードGe/SiGeヘテロ構造におけるキャビティモードのコヒーレンスを高める手法を提案する。
Q_mathrmi approx 10000-20000$ for high-imperance frequency-tunable Josephson junction array resonator。
- 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: Ge/SiGe heterostructures represent a promising platform for hosting various quantum devices such as hole spin qubits and Andreev spin qubits. However, the compatibility of such heterostructures with high-quality-factor microwave superconducting cavities remains a challenge due to defects in the material stack. In this work, we present an approach to enhance the coherence of cavity modes on a reverse-graded Ge/SiGe heterostructure, which consists of etching the full $\sim 1.6~\mathrm{μm}$-thick Ge/SiGe stack down to its starting high-resistivity Si substrate, in order to pattern superconducting cavities directly on it. We engineer the mesa step to be tapered, so that it can be easily climbed by the superconducting cavities to reach the quantum devices potentially hosted in the Ge quantum well. Using this approach, we observe internal quality factors of $Q_\mathrm{i} \approx 10000-20000$ for high-impedance frequency-tunable Josephson junction array resonators, limited by the junctions' fabrication, and $Q_\mathrm{i} \approx 100000$ for $50~\mathrmΩ$ coplanar waveguide Nb lift-off resonators. These $Q_\mathrm{i}$ are preserved despite the overlap with the mesa structure in the climbing region, and are comparable to the ones obtained for identical resonators fabricated on a high-resistivity Si wafer reference. Thereby, this work paves a practical path toward superconductor-semiconductor hybrid devices, immediately applicable to emerging technologies on planar Ge.
- Abstract（参考訳）: Ge/SiGeヘテロ構造は、ホールスピン量子ビットやアンドレーフスピン量子ビットのような様々な量子デバイスをホストするための有望なプラットフォームである。
しかし、そのようなヘテロ構造と高品質のマイクロ波超伝導キャビティとの整合性は、材料スタックの欠陥のため、依然として課題である。
本研究では, 逆グレードGe/SiGeヘテロ構造上のキャビティモードのコヒーレンスを高めるアプローチを提案する。これは, 超伝導キャビティを直接パターン化するために, フル$\sim 1.6~\mathrm{μm}$-thick Ge/SiGeスタックをその開始した高抵抗Si基板にエッチングするものである。
Ge量子井戸にホストされる可能性のある量子デバイスに到達するために、超伝導キャビティによって容易に登ることができるようにメザステップを設計した。
このアプローチを用いて、高インピーダンス周波数可変ジョセフソン接合アレー共振器に対して、$Q_\mathrm{i} \approx 10000-20000$、$Q_\mathrm{i} \approx 100000$ for 50~\mathrmΩ$ coplanar waveguide Nb lift-off Resonatorの内部品質係数を観測する。
これらのQ_\mathrm{i}$は、クライミング領域のメサ構造に重なるにもかかわらず保存され、高比抵抗Siウェハ基準で作製された同一共振器に匹敵する。
これにより、平面Ge上の新興技術に直ちに適用可能な超伝導-半導体ハイブリッドデバイスへの実践的な道を開くことができる。
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