量子科学のためにニオブを復活させる(Resurrecting niobium for quantum science)

ad

2024-02-26 アルゴンヌ国立研究所(ANL)

超伝導量子ビットのコア素材として、ニオブは以前はパフォーマンスが低いとされていました。しかし、Q-NEXTに支援された科学者たちが、高性能なニオブベースの量子ビットを設計する方法を見つけ、ニオブの優れた特性を活かすことに成功しました。超伝導量子ビットの情報処理の中心であるジョセフソン接合には、スタンフォード大学のデイビッド・シュスター氏と彼のチームによって開発されたニオブ製のジョセフソン接合が使われており、これによってニオブは再び核としての量子ビット素材としての可能性が生まれました。新しい研究成果は、Physical Review Appliedに発表されました。

<関連情報>

光学的に定義されたニオブ三層接合量子ビットのコヒーレンスを改善 Improved coherence in optically defined niobium trilayer-junction qubits

Alexander Anferov, Kan-Heng Lee, Fang Zhao, Jonathan Simon, and David I. Schuster
Physical Review Applied  Published: 23 February 2024
DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.21.024047

量子科学のためにニオブを復活させる(Resurrecting niobium for quantum science)

ABSTRACT

Niobium offers the benefit of increased operating temperatures and frequencies for Josephson junctions, which are the core component of superconducting devices. However, existing niobium processes are limited by more complicated fabrication methods and higher losses than now-standard aluminum junctions. Combining recent trilayer fabrication advancements, methods to remove lossy dielectrics and modern superconducting qubit design, we revisit niobium trilayer junctions and fabricate all-niobium transmons using only optical lithography. We characterize devices in the microwave domain, measuring coherence times up to 62μs and an average qubit quality factor above 105: much closer to state-of-the-art aluminum-junction devices. We find the higher superconducting gap energy also results in reduced quasiparticle sensitivity above 0.16 K, where aluminum-junction performance deteriorates. Our low-loss junction process is readily applied to standard optical-based foundry processes, opening alternative avenues for direct integration and scalability, and paves the way for higher-temperature and higher-frequency quantum devices.

0403電子応用
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました