論文の概要: Towards a monolithic platform for coupling superconducting circuits to low-loss microwave phonons in AlScN on 4H-SiC

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.14319v1
• Date: Wed, 15 Jul 2026 19:32:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-17 17:01:32.897251
• Title: Towards a monolithic platform for coupling superconducting circuits to low-loss microwave phonons in AlScN on 4H-SiC
• Title（参考訳）: 4H-SiC上のAlScNの低損失マイクロ波フォノンへの超伝導回路結合のためのモノリシックプラットフォーム
• Authors: Yuanchen Deng, William W. Roberts, Sueli Skinner-Ramos, Dalton Anderson, Katherine Hewey, Xingyu Du, Michael Miller, Brandon Smith, Hwijong Lee, Pingping Chen, Charles Thomas Harris, Roy H. Olsson, Lisa Hackett, Rupert Lewis, Matt Eichenfield,
• Abstract要約: ハイブリッド超伝導-フォノン量子処理は、キャビティQED、測定ベースの量子コンピューティング、その他の量子アプリケーションに対して有望である。 炭化アルミニウム(SiC)と窒化アルミニウム圧電体(AlScN)とを一体化するための一過性構造体を特徴付ける。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.161564959693948
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Hybrid superconducting-phonon quantum processing is promising for cavity QED, measurement-based quantum computing, and other quantum applications. Relative to microwave photons at the same frequency, phonons can provide ultra-compact footprints, extremely low losses, and greater connectivity. Phonons can also couple strongly to superconducting circuits through the piezoelectric effect. However, this promise rests on scalable platforms that achieve these benefits without degrading superconducting circuit performance. This motivates a monolithic platform combining low phononic loss, strong electromechanical coupling, and superconducting-circuit compatibility without requiring suspended phononics. Here, we characterize a monolithic quantum acoustic platform combining aluminum superconducting circuits on exposed silicon carbide (SiC) with piezoelectric aluminum scandium nitride (AlScN) on SiC for integrated phononics. This architecture is enabled by selective removal of AlScN from selected chip regions, allowing aluminum superconducting microwave resonators to be fabricated directly on the SiC while preserving adjacent AlScN-on-SiC regions for phonon transduction. The resulting Al-on-SiC resonators exhibit a coherent lifetime of 2.9 μs, demonstrating compatibility with aluminum superconducting quantum devices. In parallel, cryogenic surface acoustic delay-line measurements on the retained AlScN-on-SiC regions show low phononic propagation loss at 4.05 GHz, corresponding to an estimated phonon lifetime of 7.6 μs. Together with a previously demonstrated electromechanical coupling coefficient of about 4.3% and a theoretical upper bound of 8%, these results establish Al-on-SiC/AlScN-on-SiC as a promising monolithic platform for integrating superconducting microwave circuits with piezoelectric phononic components for quantum acoustic networking and hybrid quantum systems.
• Abstract（参考訳）: ハイブリッド超伝導-フォノン量子処理は、キャビティQED、測定ベースの量子コンピューティング、その他の量子アプリケーションに対して有望である。 同じ周波数のマイクロ波光子に対して、フォノンは超コンパクトなフットプリントを提供し、損失が極端に低く、接続性も高い。 フォノンは圧電効果によって超伝導回路に強く結合する。 しかし、この約束は超伝導回路の性能を劣化させることなくこれらの利点を達成するスケーラブルなプラットフォームに当てはまる。 これは低音速、強い電気機械的結合、超伝導-回路の相性を組み合わせたモノリシックなプラットフォームを、懸濁音を必要とせずに実現している。 そこで我々は,炭化アルミニウム(SiC)と窒化アルミニウム圧電体(AlScN)を結合した一過性量子音響プラットフォームを特徴付ける。 このアーキテクチャは、選択されたチップ領域からAlScNを選択的に除去することで実現され、隣接するAlScN-on-SiC領域をフォノントランスダクションに保存しながら、SiCに直接アルミニウム超伝導マイクロ波共振器を作製することができる。 その結果、Al-on-SiC共振器は2.9μsのコヒーレント寿命を示し、アルミニウム超伝導量子デバイスとの互換性を示す。 平行して、保存されたAlScN-on-SiC領域における低温表面の音響遅延線測定は、フォノン寿命7.6μsと推定される4.05GHzの低音速伝搬損失を示す。 これらの結果から,Al-on-SiC/AlScN-on-SiCを超伝導マイクロ波回路と圧電フォノン成分を量子音響ネットワークおよびハイブリッド量子システムに統合するための有望なモノリシックプラットフォームとして確立した。

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