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.

Weitere Informationen

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., Nondegenerate Parametric Amplifiers Based on Dispersion-Engineered Josephson-Junction Arrays, Phys. Rev. Appl. 13 (2020) 24015
(2)   L. Grünhaupt et al., Granular aluminium as a superconducting material for high-impedance quantum circuits, Nat. Mater. 18 (2019) 816
(3)   N. Maleeva et al., Circuit Quantum Electrodynamics of Granular Aluminum Resonators, Nat. Commun. 9 (2018) 3889
(4)   L. Grünhaupt et al., Loss Mechanisms and Quasiparticle Dynamics in Superconducting Microwave Resonators Made of Thin-Film Granular Aluminum, Phys. Rev. Lett. 121 (2018) 117001
(5)   I. M. Pop et al., Coherent suppression of electromagnetic dissipation due to superconducting quasiparticles, Nature 508 (2014) 369
(6)   I. M. Pop et al., Measurement of the effect of quantum phase-slips in a Josephson junction chain, Nat. Phys. 6 (2010) 589

 

Mitarbeiter (in alphabetischer Reihenfolge)
Name Tel
+49
-721
-608
Geb.-Raum E-Mail
denis benatreGgn9∂kit edu
lucas.brauchGgn9∂kit edu
mathieu fechantGgn9∂kit edu
simon geisertGgn9∂kit edu
nicolas goslingGgn9∂kit edu
soeren.ihssenGgn9∂kit edu
anil muraniGgn9∂kit edu
ameya.nambisanGgn9∂kit edu
ioan pop Ggn9∂kit edu
martin spieckerGgn9∂kit edu
nicolas.gonzalez2Ggn9∂kit edu