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arXiv:2103.03747v1 [cond-mat.mes-hall] 2021 年 3 月 5 日
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arXiv:2103.03747v1 [cond-mat.mes-hall] 2021 年 3 月 5 日

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近年来，超导量子处理器取得了重大进展。目前，包含几十个量子位的小型处理器已被证明 1 。处理器的运行保真度在不断提高 2–5 。我们有理由相信，量子算法很快就能在多个领域超越经典算法 6 。然而，要实现容错量子计算，还需要解决许多问题。基于超导电路的量子处理器的一个主要限制是量子位 (qubit) 的相干时间相对较短。通过提高量子位的固有相干性，可以减少操作容错逻辑量子位的开销 7 。因此，当在量子处理器中加入新组件或材料时，最重要的是不要降低物理量子位的相干性。传统上，超导量子电路是在未掺杂的硅衬底或蓝宝石衬底上制作的，以保持高相干性。人们对通过加入新材料和结构 8910 来扩展超导量子电路的功能性有着浓厚的兴趣。对于许多量子应用来说，一种备受关注的材料是 Ge 或 Ge 与硅的混合（硅锗 SiGe）。Ge 和 SiGe 已被用于从约瑟夫森场效应晶体管 11 到自旋量子比特 12 的各种应用中，最近有提议认为 SiGe 可以为片上光到微波转导提供途径 13 。在这里，我们研究了在 Si 衬底上制作的转导量子比特 14 的相干特性，其中已添加由额外层外延硅 (epi-Si) 覆盖的 SiGe 异质结构。将 SiGe 技术与高相干性超导量子电路相结合的可能性可能对量子设备和应用的开发具有重要意义。我们试图回答的主要问题是，是否可以结合 Si/SiGe/Si 堆栈的生长来制造高相干性超导量子电路。为了验证这一假设，我们制造了具有四种不同电容器垫设计的 transmon 设备，如图 1a 所示，

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