論文の概要: A Compact Broadband Purcell Filter for Superconducting Quantum Circuits in a 3D Flip-Chip Architecture

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.16693v1
• Date: Tue, 17 Mar 2026 15:50:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-18 17:42:07.3872
• Title: A Compact Broadband Purcell Filter for Superconducting Quantum Circuits in a 3D Flip-Chip Architecture
• Title（参考訳）: 3次元フリップチップアーキテクチャにおける超電導量子回路用小型広帯域パーセルフィルタ
• Authors: Zhen Luo, Lea Richard, Ivan Tsitsilin, Anirban Bhattacharjee, Christian M. F. Schneider, Stefan Filipp, Amelie Hagelauer,
• Abstract要約: フィルタは7.68GHz中心のフラットな1GHzのパスバンドを提供し、典型的なキュービット周波数で45dBの抑圧を実現する。 設計はコンパクトで耐加工性があり、大規模超伝導量子プロセッサの実用的な解決策となっている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.4317853190900798
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Fast and high-fidelity qubit readout requires strong coupling between the readout resonator and the feedline. However, such coupling unavoidably enhances qubit decay through the Purcell effect. We present a four-pole broadband Purcell filter implemented on a 3D flip-chip platform to overcome this trade-off. The filter provides a flat 1 GHz passband centered at 7.68 GHz and achieves more than 45 dB suppression at typical qubit frequencies. We demonstrate the filter's compatibility with multiplexed readout using a test chip that integrates six floating readout resonators strongly coupled within the passband. The chip is fabricated using a 150 nm Niobium (Nb) thin-film process and characterized at 20 mK in a cryogenic measurement setup. We also develop an analytical model that accurately captures the filter response and determines the resonance frequencies and external quality factors of the floating resonators directly from their physical geometry, enabling rapid circuit synthesis and design optimization. The proposed design is compact and fabrication-tolerant, making it a practical solution for large-scale superconducting quantum processors.
• Abstract（参考訳）: 高速かつ高忠実な量子ビット読み出しは、読み出し共振器とフィードラインの間に強い結合を必要とする。 しかし、そのようなカップリングはパーセル効果によってクビット崩壊を必然的に促進する。 このトレードオフを克服するために,3次元フリップチッププラットフォーム上に実装された4極ブロードバンドパーセルフィルタを提案する。 このフィルタは、7.68GHz中心のフラットな1GHzのパスバンドを提供し、典型的なキュービット周波数で45dBの抑圧を実現する。 通過帯域内に強く結合された6つの浮動小数点共振器を統合したテストチップを用いて、多重化読み出しに対するフィルタの互換性を実証する。 150nmニオブ(Nb)薄膜プロセスを用いて製造され、低温測定装置で20mKの特性を有する。 また, フィルタ応答を正確に把握し, その物理形状から直接, 浮遊共振器の共振周波数と外部品質因子を決定する解析モデルを構築し, 高速回路合成と設計最適化を可能にした。 提案した設計はコンパクトで耐加工性があり、大規模超伝導量子プロセッサの実用的なソリューションである。

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