Gate-gesteuerte Nanodraht-basierte Josephson Kontakte im Mikrowellenbereich: Spektroskopie und Kohärenz von harmonischen und anharmonischen Resonatoren

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Schäpers; Professor Dr. Martin P. Weides
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 259125304

Ziel des anvisierten Projekts ist die experimentelle Realisierung eines elektrisch gesteuerten Transmon Quantenbits (Qubit). Der Quantenbit-Schaltkreis soll auf Supraleiter/Halbleiternanodraht Josephson-Kontakten basieren, bei denen der kritische Strom entweder über ein Rückseiten-Gate oder über ein Seiten-Gate gesteuert wird. Der Gate-gesteuerte Josephson-Kontakt dient dabei als eine steuerbare nichtlineare Induktivität im Qubit-Schaltkreis. Hinsichtlich der Nanodrähte werden entweder InAs Nanodrähte oder GaAs/InAs Kern/Hülle-Nanodrähte verwendet. Letztere würde eine zusätzliche Kontrolle des kritischen Stromes über den magnetische Fluss erlauben. Die Aufspaltung der Andreev-Niveaus im Nanodraht-basierten Josephson-Kontakt ist größer als die Qubit Energie und schützt so das Qubit vor paarbrechenden Anregungen.Geplant ist, die Josephson-Kontakte zunächst mittels dc-Transportmessungen zu charakterisieren, um so den kritischen Strom und die Gate-Steuerbarkeit zu optimieren. Nachfolgend sollen die Eigenschaften im Mikrowellenbereich studiert werden. Um beides zu ermöglichen ist ein Hybridschaltungslayout erforderlich, welches erlaubt, die dc-Zuleitungen nachträglich durch Ätzung zu entfernen. Auf Basis der so gewonnenen Ergebnisse soll nachfolgend der Transmon Qubit-Schaltkreis entworfen und realisiert werden. In der letzten Phase des Projektes soll der Qubit-Schaltkreis spektroskopisch untersucht und die Kohärenz bestimmt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen