Gralmonium：颗粒铝纳米结 Fluxonium 量子比特

介观约瑟夫森结（JJs）由被纳米薄氧化层隔开的交叠超导电极构成，为超导量子电路提供了宝贵的非线性来源，并且是 transmon 和 fluxonium 等最先进量子比特的核心。在此，我们展示在 fluxonium 量子比特中，JJ 的角色也可由光刻定义、自结构的颗粒铝（grAl）纳米结扮演：一种在单层、零角蒸发中获得的超导体-绝缘体-超导体（SIS）JJ。所得量子比特（我们昵称为 gralmonium）的测量谱与标准 fluxonium 量子比特无异。值得注意的是，缺乏介观平行板电容器导致了 intrinsical 较大的 grAl 纳米结充电能，达数十 $\mathrm{GHz}$ 量级，可与其约瑟夫森能 $E_\mathrm{J}$ 相比拟。我们测得平均能量弛豫时间 $T_1=10\,\mathrm{\mu s}$ 及 Hahn 回波相干时间 $T_2^\text{echo}=9\,\mathrm{\mu s}$。gralmonium 对 grAl 纳米结 $E_\text{J}$ 的指数敏感性提供了高灵敏度探测器。事实上，我们观察到 $E_\text{J}$ 值在从毫秒到天的时标上自发跳变，这为超导材料中的微观缺陷提供了有力的诊断工具。