Acta Physica Sinica
Preparation of niobium based superconducting qubits and auxiliary devices
中国科学院大学,, 中科院物理所固态量子信息与计算实验室,, 中国科学院物理研究所,
Abstract
近年来超导量子计算的研究方兴未艾,随着谷歌宣布首次实现“量子优势”和对时间晶体的观察,超导量子计算的研究受到了人们进一步的广泛关注。超导量子比特是具有量子化能级、量子态叠加和量子态纠缠等典型量子特性的宏观器件,通过电磁脉冲信号控制磁通量、电荷或具有非线性电感和无能量耗散的约瑟夫森结上的位相差,可对量子态进行精确调控,从而实现量子计算和量子信息处理。超导量子比特有着诸多方面的优势,很有希望成为普适量子计算的核心组成部分。以铌或其它硬金属(如钽等)为首层大面积材料制备的超导量子比特及辅助器件(本文简称铌基器件)拥有其独特的优点以及进一步发展的空间,目前已引起人们越来越多的兴趣。本文将介绍常见的多种超导量子比特的基本构成和工作原理,进而按照器件加工的一般顺序,从基片选择和预处理、薄膜生长、图形转移、刻蚀和约瑟夫森结的制备等方面详细介绍铌基超导量子比特及其辅助器件的多种制备工艺,为超导量子比特的制备提供一个可借鉴的清晰的工艺过程。最后,我们将介绍若干制备铌基超导量子比特与辅助器件的具体例子,并对器件制备的工艺与方法的优化做一展望。