铌空气桥作为超导量子硬件的低损耗组件

扩展超导量子处理器需要高布线密度以实现读出和控制线，这依赖于低损耗互连来保持设计灵活性和器件性能。我们提出并演示了一种基于铝硬掩模和铌作为超导膜的通用减材制造空气桥工艺。利用该技术，我们制造了包含多个铌空气桥的中心导体的超导 CPW 谐振器。通过严格的清洗方法，我们在单光子极限下实现了平均内品质因数超过 $Q_{\mathrm{int}} = 8.2 \times 10^6$。值得注意的是，每座空气桥的损耗仍低于谐振器的探测阈值。由于铌的超导能隙大于传统铝空气桥，我们的方法可在升高的温度和磁场下保持稳定性能，我们在高达 3.9 K 的温度和高达 1.60 T 的磁场下通过实验验证了这一点。此外，我们利用空气桥实现了低损耗真空间隙电容器，并通过实现中位量子比特寿命 $T_1 = 51.6 \,\mu\text{s}$ 展示了其成功集成到 transmon 量子比特中。