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http://inaoe.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1009/2451| Development of superconducting Josephson junctions and integrated coplanar waveguides | |
| Daniel Rocha-Aguilera | |
| Joel Molina | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| Josephson junctions Coplanar waveguide resonators ALD MIS/MIM capacitors Quantum computing | |
| In recent years, quantum computing has acquired great relevance as an alternative to classical computing for the implementation of complex algorithms, calculations, and simulations that can be used in diverse areas for scientific, technological, and industrial applications. In this alternative computational paradigm, the basic information unit is known as qubit. Of all the existing technologies for the development of qubits, the integrated circuits called superconducting qubits represent a promising platform with great scalability and easy operation. Nonetheless, there is still a great area of opportunity regarding the improvement of architectures, fabrication processes, and materials that allow the development of qubits capable of maintaining quantum coherent states with long lifetimes. In this work, the first steps towards the development of integrated devices appliable to the area of quantum computing, using the technology and infrastructure existent at INAOE, are presented. Having the development of superconducting qubits as an objective, two simple structures that are fundamental for the operation of these devices were chosen as starting point: Josephson junctions and superconducting transmission line resonators. Al was used as superconducting metal for both structures and Al2O3 was chosen as an ultra-thin insulating barrier to fabricate MIS (Al/Al2O3/Si) and MIM (Al/Al2O3/Al) capacitors, implementing the ALD technique to deposit Al2O3 as an alternative to the thermal oxidation usually employed to grow AlOx for Josephson junctions, in which the resulting AlOx has a large defect density that promotes the appearance of two-level quantum systems, decreasing the qubits’ performance. En años recientes, la computación cuántica ha adquirido gran relevancia como una alternativa a la computación convencional para la implementación de algoritmos, cálculos y simulaciones complejas con aplicación en diversas áreas de desarrollo científico, tecnológico e industrial. En este paradigma alternativo de computación, la unidad mínima de información se conoce como qubit. De las tecnologías existentes para el desarrollo de qubits, los circuitos integrados llamados qubits superconductores se han consolidado como una plataforma prometedora con gran capacidad de escalamiento y fácil operación. No obstante, existe aún una gran área de oportunidad para la mejora de arquitecturas, procesos de fabricación y materiales que permitan desarrollar qubits capaces de mantener estados cuánticos coherentes durante el mayor tiempo posible. En este trabajo se presentan los primeros pasos hacia el desarrollo de dispositivos integrados aplicables al área de computación cuántica utilizando tecnología e infraestructura existentes en el INAOE. Con el objetivo de desarrollar qubits superconductores, se partió de dos estructuras simples que son fundamentales para el funcionamiento de estos dispositivos: uniones de Josephson y resonadores de línea de transmisión superconductores. Se utilizó Al como metal superconductor para ambas estructuras y Al2O3 como barrera aislante ultra-delgada para fabricar capacitores MIS (Al/Al2O3/Si) y MIM (Al/Al2O3/Al), implementando la técnica de ALD como alternativa a la oxidación térmica utilizada habitualmente para obtener AlOx en uniones de Josephson, donde la gran densidad de defectos del AlOx obtenido limita el desempeño de los qubits al propiciar la aparición de sistemas cuánticos de dos niveles. | |
| Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica. | |
| 2023-11 | |
| Tesis de maestría | |
| Inglés | |
| Estudiantes Investigadores Público en general | |
| Rocha Aguilera, D., (2023), Development of superconducting Josephson junctions and integrated coplanar waveguides, Tesis de Maestría, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica. | |
| ELECTRÓNICA | |
| Versión aceptada | |
| acceptedVersion - Versión aceptada | |
| Aparece en las colecciones: | Maestría en Electrónica |
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