面向紧凑型相干量子电路的高-Q超导多普勒波导共面波导腔体的工程化
量子物理
2024-12-23 v1 超导电性
系统与控制
系统与控制
应用物理
摘要
镍锶（Ta）最近在制造稳健的超导量子电路方面受到广泛关注。Ta 具有低微波损耗、相对于铝（Al）和钌（Nb）的高动力感线电感，以及良好的与互连金属-氧化物-半导体（CMOS）技术的兼容性，这对于量子计算应用至关重要。本文演示了厚度依赖性高品质因数（high-Q_i）Ta 超导多普勒波导共面波导腔体的制造工程化。所有薄膜均在室温下沉积于高电阻率硅衬底上，且无需额外的衬底加热。在 Ta 沉积之前，使用一层镍锶（Nb）种子层以确保形成体心立方晶格（α-Ta）。我们进一步通过调节 Ta 薄膜厚度来工程化动力感线电感（L_K）腔体。高 L_K 是关键优势，因为它有助于实现高阻抗、紧凑的量子电路并增强与量子比特的耦合。对于 100 nm 厚的 Ta，实现了约 3.6×10^6 的最大内部品质因数 Q_i，而对于最薄的 40 nm 薄膜，获得了最高的动力感线电感为 0.6 pH/sq。这种高 Q_i 和高 L_K 的组合凸显了 Ta 微波电路在紧凑型量子电路的高保真度操作中的潜力。
引用
@article{arxiv.2412.16099,
title = {Engineering high-Q superconducting tantalum microwave coplanar waveguide resonators for compact coherent quantum circuits},
author = {Shima Poorgholam-Khanjari and Valentino Seferai and Paniz Foshat and Calum Rose and Hua Feng and Robert H. Hadfield and Martin Weides and Kaveh Delfanazari},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.16099},
year = {2024}
}
备注
18 pages, 7 figures