迈向将超导电路耦合到4H-SiC上AlScN中低损耗微波声子的单片平台
量子物理
2026-07-15 v1 应用物理
摘要
混合超导-声子量子处理有望用于腔量子电动力学、基于测量的量子计算和其他量子应用。相对于相同频率的微波光子，声子可以提供超紧凑的尺寸、极低的损耗和更强的连接性。声子还可以通过压电效应与超导电路强耦合。然而，这一前景依赖于可扩展的平台，这些平台在实现这些优势的同时不降低超导电路的性能。这促使我们开发一种结合低声子损耗、强机电耦合和超导电路兼容性且无需悬浮声子学的单片平台。在此，我们表征了一个单片量子声学平台，该平台结合了暴露的碳化硅（SiC）上的铝超导电路和SiC上的压电氮化铝钪（AlScN）用于集成声子学。这种架构通过从选定的芯片区域选择性去除AlScN实现，允许直接在SiC上制造铝超导微波谐振器，同时保留相邻的AlScN-on-SiC区域用于声子转换。所得的Al-on-SiC谐振器表现出2.9微秒的相干寿命，证明了与铝超导量子器件的兼容性。同时，对保留的AlScN-on-SiC区域进行的低温表面声波延迟线测量显示，在4.05 GHz频率下具有低声子传播损耗，对应的估计声子寿命为7.6微秒。结合先前展示的约4.3%的机电耦合系数和8%的理论上限，这些结果确立了Al-on-SiC/AlScN-on-SiC作为将超导微波电路与压电声子组件集成用于量子声学网络和混合量子系统的有前景的单片平台。
引用
@article{arxiv.2607.14319,
title = {Towards a monolithic platform for coupling superconducting circuits to low-loss microwave phonons in AlScN on 4H-SiC},
author = {Yuanchen Deng and William W. Roberts and Sueli Skinner-Ramos and Dalton Anderson and Katherine Hewey and Xingyu Du and Michael Miller and Brandon Smith and Hwijong Lee and Pingping Chen and Charles Thomas Harris and Roy H. Olsson and Lisa Hackett and Rupert Lewis and Matt Eichenfield},
journal= {arXiv preprint arXiv:2607.14319},
year = {2026}
}