全電子束微影製程的共平面波導與超導量子位元耦合系統;Full Electron Beam Lithographic Fabrication Process of Coplanar Waveguide Cavity and Superconducting Qubit Coupled Systems

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題名:	全電子束微影製程的共平面波導與超導量子位元耦合系統;Full Electron Beam Lithographic Fabrication Process of Coplanar Waveguide Cavity and Superconducting Qubit Coupled Systems
作者:	呂孝晟;Lu, Xiao-Cheng
貢獻者:	物理學系
關鍵詞:	全電子束微影製程;共平面波導共振腔;超導人造原子;量子位元;拉比震盪;能量鬆弛時間;Full electron beam fabrication process;Coplanar waveguide resonator;Superconducting artificial atom;Xmon Qubit;Rabi oscillation;Energy relaxation time
日期:	2020-07-23
上傳時間:	2020-09-02 15:47:12 (UTC+8)
出版者:	國立中央大學
摘要:	在這篇學位論文是為了免去光學微影製程，雖然使用光學曝光時間短，但是在設計需要改變設計時需要重新設計光罩，且在轉換成使用電子束曝光小結構後，還需要將原先大結構的金屬表面做清潔再製作小結構的部分。而使用全電子束微影製程技術時，在大結構的設計需要修改時，可以直接從設計圖修改，讓製程及理解物理上可以更有效率。使用全電子束微影製程的共平面波導共振器的結構為λ/4的共振器，且共平面波導的結構為Al − AlOx − Al，而製作出來的Internal quality fator Qi分為(147443, 151580, 131220)、 (157687, 114718, 71185)。第一片為XQ-SA-09-1的三個共平面波導共振器，第二片為XQ-SA-09-7，這三個共平面波導共振器分別為5.5GHz、6.0GHz、 6.5GHz。分別在XQ-SA-09-1的第三個共振腔以及XQ-SA-09-7的第一個共振器看到共振器的頻率與超導人造原子的訊號耦合出現在Dispersive regime。再利用傑尼斯-卡明斯模型 (Jaynes-Cummings model)得到Qubit與共振器的耦合強度在XQ- SA-09-1的第三個共振器為g = 29.3MHz、XQ-SA-09-7的第一個共振器為g = 26.0MHZ，透過觀察到Qubit的第二激發態計算出Qubit的充電能為EC = 220MHz。在時域上的量測觀測到拉比震盪以及Qubit的能量鬆弛時間T 1 ≃ 1.03μs。;This thesis is a new way to fabricate on-chip circuit qauntum elec- trodynamic(cQED) system. Typical process is seperatelly fabricating coplanar waveguide resonator and superconducting artificial atom, which we only interest the lowest two level, a.k.a. qubit. Coplanar waveguide resonators are fabricated by photolithgraphy and qubits are fabricated by electron beam lithography. Here we use full electron beam lithgraphy to construct our device. Means that, resonator and qubits are fabricated simultaneously. The type of the resonator we use is λ/4, and the struc- ture is Al − AlOx − Al. But this do not affect our internal quality factor Qi which can reach (147443, 151580, 131220), (157687, 114718, 71185), these two data respectively three resonators with 5.5, 6, 6.5GHz on the two different devices. Here we also observed power dependent dis- persive shift of two of the resonators. Fitted by the Jaynes-Cummings model, then we get the coupling strength between resonators and qubits, 29.3,26.0MHz. The second excited state of Xmon Qubit is observed and the charging energy EC = 220MHz is then determined. In the time domain measurement, Rabi oscillation and T1 energy relaxation time T 1 ≃ 1.03μs is also observed and determined.
顯示於類別:	[物理研究所] 博碩士論文

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