論文の概要: Flux-tunable transmon incorporating a van der Waals superconductor via an Al/AlO$_x$/4Hb-TaS$_2$ Josephson junction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.19581v1
- Date: Tue, 27 Jan 2026 13:12:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-28 15:26:51.325455
- Title: Flux-tunable transmon incorporating a van der Waals superconductor via an Al/AlO$_x$/4Hb-TaS$_2$ Josephson junction
- Title（参考訳）: Al/AlO$_x$/4Hb-TaS$_2$ジョセフソン接合を用いたファンデルワールス超伝導体を用いた磁束可変トランスモン
- Authors: Eliya Blumenthal, Ilay Mangel, Amit Kanigel, Shay Hacohen-Gourgy,
- Abstract要約: van der Waals (vdW) のジョセフソン素子への超伝導体は、従来のAl/AlO$_x$/Alトンネル接合を超えて回路QEDを拡張する。
本研究では, 非線形誘導素子がAl/AlO$_x$/4Hb-TaS$$$ Josephson接合であるフラックス可変トランスモンを実現する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Incorporating van der Waals (vdW) superconductors into Josephson elements extends circuit-QED beyond conventional Al/AlO$_x$/Al tunnel junctions and enables microwave probes of unconventional condensates and subgap excitations. In this work, we realize a flux-tunable transmon whose nonlinear inductive element is an Al/AlO$_x$/4Hb-TaS$_2$ Josephson junction. The tunnel barrier is formed by sequential deposition and full in-situ oxidation of ultrathin Al layers on an exfoliated 4Hb-TaS$_2$ flake, followed by deposition of a top Al electrode, yielding a robust, repeatable hybrid junction process compatible with standard transmon fabrication. Embedding the device in a three-dimensional copper cavity, we observe a SQUID-like flux-dependent spectrum that is quantitatively reproduced by a standard dressed transmon--cavity Hamiltonian, from which we extract parameters in the transmon regime. Across measured devices we obtain sub-microsecond energy relaxation ($T_1$ from $0.08$ to $0.69~μ$s), while Ramsey measurements indicate dephasing faster than our $16$ ns time resolution. We also find a pronounced discrepancy between the Josephson energy inferred from spectroscopy and that expected from the Ambegaokar--Baratoff relation using room-temperature junction resistances, pointing to nontrivial junction physics in the hybrid Al/AlO$_x$/4Hb-TaS$_2$ system. Although we do not resolve material-specific subgap modes in the present geometry, this work establishes a practical route to integrating 4Hb-TaS$_2$ into coherent quantum circuits and provides a baseline for future edge-sensitive designs aimed at enhancing coupling to boundary and subgap degrees of freedom in vdW superconductors.
- Abstract（参考訳）: ファンデルワールス(vdW)超伝導体をジョセフソン素子に組み込むことで、従来のAl/AlO$_x$/Alトンネル接合を超えて回路QEDを拡張し、非伝統的な凝縮体とサブギャップ励起のマイクロ波プローブを可能にする。
本研究では, 非線形誘導素子がAl/AlO$_x$/4Hb-TaS$_2$ジョセフソン接合であるフラックス可変トランスモンを実現する。
トンネルバリアは、剥離した4Hb-TaS$_2$フレーク上に超薄膜Al層の逐次堆積と全その場酸化により形成され、次いでトップAl電極が堆積され、標準のトランスモン製造と相容れない堅牢で繰り返し可能なハイブリッド接合プロセスが形成される。
この装置を3次元の銅空洞に埋め込むと、標準のトランスモン-キャビティハミルトニアンによって定量的に再現されるSQUIDのようなフラックス依存スペクトルが観察され、トランスモン系でパラメータを抽出する。
測定装置全体では、サブマイクロ秒のエネルギー緩和(T_1$ from $0.08$ to $0.69~μ$s)を得られるが、ラムゼーの測定は、我々の16ドルnsの時間分解能よりも高速であることを示している。
また,Al/AlO$_x$/4Hb-TaS$_2$系において,室温接合抵抗を用いたジョセフソンエネルギーとアンベガオカー-バラトフ関係との相違が明らかとなった。
本研究は4Hb-TaS$2$をコヒーレント量子回路に統合する実用的な方法を確立し,vdW超伝導体における境界とサブギャップ自由度との結合性を高めることを目的とした,将来のエッジ感応設計のためのベースラインを提供する。
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