通过Al/AlOx/4Hb-TaS2约瑟夫森结集成范德瓦尔斯超导体的通量可调Transmon器件

将范德瓦尔斯(vdW)超导体集成到约瑟夫森元件中,可将电路量子电动力学(circuit-QED)的应用范围扩展到传统Al/AlOx/Al隧道结之外,并为探测非常规凝聚态和亚能隙激发提供了微波研究手段。该研究团队实现了一种磁通可调的transmon量子比特,其非线性电感元件由Al/AlOx/4Hb-TaS2约瑟夫森结构成。该团队通过剥离4Hb-TaS2薄片、超薄铝层原位氧化沉积及顶部铝电极沉积的工艺流程,开发出与标准transmon制备兼容的稳定可重复混合结工艺。将器件嵌入三维铜腔后,研究人员观测到类SQUID的磁通依赖光谱,其定量结果可通过标准transmon-腔 dressed Hamiltonian模型复现,并由此提取出transmon工作区间的参数。在所有测试器件中,该团队获得了亚微秒量级的能量弛豫时间(T1介于0.08至0.69微秒),而Ramsey测量显示退相干速度快于16纳秒的时间分辨率。光谱学推导的约瑟夫森能量与基于室温结电阻的Ambegaokar-Baratoff关系预测值存在显著差异,表明Al/AlOx/4Hb-TaS2混合体系存在非平庸的结物理现象。尽管在当前器件结构中未观测到材料特异性亚能隙模式,该工作确立了将4Hb-TaS2集成到相干量子电路的实用路径,并为未来旨在增强与vdW超导体边界态及亚能隙自由度耦合的边缘敏感设计奠定了基础。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-01-27 13:12

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