由颗粒铝制成的低损耗集总元件电感器

集总元件电感器是电路 QED 工具箱中不可或缺的组件。然而，利用依赖超导薄膜几何电感或 Josephson 结阵列动电感的标准方法，同时构建紧凑、线性和低损耗的电感器具有挑战性。在这项工作中，我们通过利用超导颗粒铝（grAl）提供的高动电感克服了这一挑战。我们展示了电感为几 nH 的集总元件电感器，其紧凑度比由纯铝（Al）制成的电感器高出 $100$ 倍。为了表征这些线性电感器的特性，我们首先报告了完全由 grAl 构建的集总元件谐振器的性能，其面电感在 $30-320\,$pH/sq 之间变化，自 Kerr 非线性在 $0.2-20\,\mathrm{Hz/photon}$ 之间。此外，我们展示了将这些 grAl 电感器异位集成到具有 Al 或钽（Ta）电容电极的混合谐振器中，且未增加总内部损耗。有趣的是，对于所有器件，测得的内部品质因子随 grAl 薄膜室温电阻率的增加而系统性下降，表明紧凑度与内部损耗之间存在权衡。对于我们电阻率最低的 grAl 薄膜，我们测得全 grAl 器件的品质因子达到 $3.5 \times 10^6$，混合 grAl/Ta 器件的品质因子达到 $4.5 \times 10^6$，与最先进的量子电路相当。我们的损耗分析表明，对于电阻率最低的薄膜，grAl 的表面损耗因子与纯 Al 相似，而损耗随电阻率增加的现象可以通过 grAl 薄膜中导体损耗的增加来解释。