Arbeitsgruppe Kinetische-Induktivitäts-Quantensysteme


Leiter: Dr. Ioan Pop

Unsere Forschung richtet sich auf supraleitende Quantenschaltkreise.

Josephsonkontakte haben sich als zuverlässige Bausteine für supraleitende Quantenspeicher, ultraschnelle Prozessoren, Verstärker und Detektoren im Mikrowellenbereich erwiesen. In diesen elektrischen Schaltkreisen, die sich mit Standard-Lithographie-Methoden herstellen lassen, weisen Ströme und Spannungen quantenmechanische Eigenschaften auf und lassen sich durch Mikrowellenpulse kontrollieren. Dies ermöglicht die Untersuchung fundamentaler Quantenphänomene und die Realierung von Quanteninformationsverarbeitung.

Aktuell richtet sich unser Forschungsinteresse auf den Entwurf und die Realierung von gegen Dekohärenz geschützten Quantenschaltungen.

Transmon-Qubit-Probeschaltkreise
(a) Oben links: Foto eines Cu-Wellenleiter-Probenhalters. Wir platzieren in die Mitte des Wellenleiters, wo das elektrische Feld am stärksten ist, einen Saphir-Chip mit drei Transmon-Qubits, die jeweils kapazitiv an einen eigenen Ausleseresonator angekoppelt sind.
Der untere Teil der Abbildung zeigt eine optische Abbildung eines Transmon-Qubits und seinen Ausleseresonator.
Der obere Teil der Abbildung zeigt ein SEM-Bild eines einzelnen Josephson-Kontakts. Alle Strukturen wurden mit Elektronenstrahl-Lithographie hergestellt und mit Schattenbedampfung deponiert.
(b) Schaltungsdiagramm der Messanordnung. Die Transmon-Qubits (blau) werden dispersiv an die Ausleseresonatoren (rot) angekoppelt und in einen Wellenleiter (schwarz) montiert. Das Auslesesignal (roter Pfeil) wird mit einem Josephsonkontakt-basierten Verstärker ("DJJAA") vorverstärkt und an einen kommerziellen, bei 4K betriebenen HEMT weitergeleitet. Das Signal wird dann von einem bei Raumtemperatur betriebenen Heterodyn-Mikrowelleninterferometer in die in-Phase- und außer-Phase-Quadratur-Komponenten zerlegt. Das DJJAA-Pumpsignal (grauer Pfeil) wird in den Signalpfad durch einen kommerziellen Leistungskombinierer eingespeist. Die Magnetfluss-Voranpassung für den DJJAA wird durch eine äußere Magnetspule geregelt.

 

Ausgewählte Veröffentlichungen


(1)   P. Winkel et al., Phys. Rev. Appl. 13 (2020) 24015
(2)   L. Grünhaupt et al., Nat. Mater. 18 (2019) 816
(3)   N. Maleeva et al., Nat. Commun. 9 (2018) 3889
(4)   L. Grünhaupt et al., Phys. Rev. Lett. 121 (2018) 117001
(5)   I. M. Pop et al., Nature 508 (2014) 369
(6)   I. M. Pop et al., Nat. Phys. 6 (2010) 589

 

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