Cross-resonance-based readout scheme of a superconducting flux qubit

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測定対象の超伝導量子ビットとして、通常の磁束量子ビットよりもコヒーレンス特性に優れたコンデンサ短絡型磁束量子ビットを用いる。2022年度はコンデンサ短絡型磁束量子ビットの設計・作製を行った。設計に際して、コンデンサ短絡型磁束量子ビットのHamiltonianを電荷基底で記述し、数値対角化を行うことでエネルギー固有状態およびエネルギー固有値を計算するコードを作成した。本コードを用い、長いコヒーレンス時間と大きな非調和性を併せ持つための複数の回路パラメータセットを得た。続いて、得られた回路パラメータセットを実現する回路を描き、サンプル作製を行った。作製したサンプルをサンプルパッケージに搭載し、希釈冷凍機を用いて数10 mKに冷却した。周波数領域測定により量子ビットにおける遷移周波数の磁束バイアス依存性が得られたが、量子ビットの周波数が設計値よりもかなり大きな値となってしまい時間領域測定を行うことが出来なかった。量子ビットの周波数が大きな値になった原因を調べるためにSEM観測を行った結果Josephson接合の面積が設計値よりも小さくなっていたことが分かった。設計通りの面積の接合を作製するために、レジストの膜厚を精度よく制御するとともに、レジストの膜厚のばらつきがJosephson接合の面積に与える影響を最小化するよう作製プロセスの改善に取り組んだ。量子ビット作製と並行して、既存技術である分散読み出し法を行うための実験装置、冷凍機内部・外部の配線等整備を完了させた。これら分散読み出し法用の実験装置・配線は大部分そのまま交差共鳴法にも用いることが出来る。