We present a wafer trimming technique for producing superconducting micro-resonator arrays with highly uniform frequency spacing. With the light-emitting diode mapper technique demonstrated previously, we first map the measured resonance frequencies to the physical resonators. Then, we fine-tune each resonator's frequency by lithographically trimming a small length, calculated from the deviation of the measured frequency from its design value, from the interdigitated capacitor. We demonstrate this technique on a 127-resonator array made from titanium-nitride and show that the uniformity of frequency spacing is greatly improved. The array yield in terms of frequency collisions improves from 84% to 97%, while the quality factors and noise properties are unaffected. The wafer trimming technique provides an easy-to-implement tool to improve the yield and multiplexing density of large resonator arrays, which is important for various applications in photon detection and quantum computing.

1.
P. K.
Day
,
H. G.
LeDuc
,
B. A.
Mazin
,
A.
Vayonakis
, and
J.
Zmuidzinas
,
Nature
425
,
817
(
2003
).
2.
M. A.
Castellanos-Beltran
,
K. D.
Irwin
,
L. R.
Vale
,
G. C.
Hilton
, and
K. W.
Lehnert
,
IEEE Trans. Appl. Supercond.
19
,
944
(
2009
).
3.
A.
Blais
,
R.-S.
Huang
,
A.
Wallraff
,
S. M.
Girvin
, and
R. J.
Schoelkopf
,
Phys. Rev. A
69
,
062320
(
2004
).
4.
M.
Will
,
M.
Hamer
,
M.
Müller
,
A.
Noury
,
P.
Weber
,
A.
Bachtold
,
R. V.
Gorbachev
,
C.
Stampfer
, and
J.
Güttinger
,
Nano Lett.
17
,
5950
5955
(
2017
).
5.
S.
Doyle
,
P.
Mauskopf
,
J.
Naylon
,
A.
Porch
, and
C.
Duncombe
,
J. Low Temp. Phys.
151
,
530
(
2008
).
6.
J.
Baselmans
,
J. Low Temp. Phys.
167
,
292
(
2012
).
7.
J.
Zmuidzinas
,
Annu. Rev. Condens. Matter Phys.
3
,
169
(
2012
).
8.
J.
Baselmans
,
S.
Yates
,
R.
Barends
,
Y.
Lankwarden
,
J.
Gao
,
H.
Hoevers
, and
T.
Klapwijk
,
J. Low Temp. Phys.
151
,
524
(
2008
).
9.
J.
Hubmayr
,
J.
Beall
,
D.
Becker
,
H.-M.
Cho
,
M.
Devlin
,
B.
Dober
,
C.
Groppi
,
G. C.
Hilton
,
K. D.
Irwin
,
D.
Li
 et al,
Appl. Phys. Lett.
106
,
073505
(
2015
).
10.
B. A.
Mazin
,
B.
Bumble
,
S. R.
Meeker
,
K.
O'Brien
,
S.
McHugh
, and
E.
Langman
,
Opt. Express
20
,
1503
(
2012
).
11.
D.
Moore
,
S.
Golwala
,
B.
Bumble
,
B.
Cornell
,
P.
Day
,
H.
LeDuc
, and
J.
Zmuidzinas
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
232601
(
2012
).
12.
S.
Rowe
,
E.
Pascale
,
S.
Doyle
,
C.
Dunscombe
,
P.
Hargrave
,
A.
Papageorgio
,
K.
Wood
,
P. A.
Ade
,
P.
Barry
,
A.
Bideaud
 et al,
Rev. Sci. Instrum.
87
,
033105
(
2016
).
13.
J.
Gao
,
M.
Vissers
,
M.
Sandberg
,
F.
Da Silva
,
S. W.
Nam
,
D.
Pappas
,
D.
Wisbey
,
E.
Langman
,
S.
Meeker
,
B.
Mazin
 et al,
Appl. Phys. Lett.
101
,
142602
(
2012
).
14.
W.
Guo
,
X.
Liu
,
Y.
Wang
,
Q.
Wei
,
L.
Wei
,
J.
Hubmayr
,
J.
Fowler
,
J.
Ullom
,
L.
Vale
,
M.
Vissers
 et al,
Appl. Phys. Lett.
110
,
212601
(
2017
).
15.
N.
Galitzki
,
P. A.
Ade
,
F. E.
Angilè
,
P.
Ashton
,
J. A.
Beall
,
D.
Becker
,
K. J.
Bradford
,
G.
Che
,
H.-M.
Cho
,
M. J.
Devlin
 et al,
J. Astron. Instrum.
3
,
1440001
(
2014
).
16.
A.
Monfardini
,
A.
Benoit
,
A.
Bideaud
,
L.
Swenson
,
A.
Cruciani
,
P.
Camus
,
C.
Hoffmann
,
F.
Désert
,
S.
Doyle
,
P.
Ade
 et al,
Astrophys. J., Suppl. Ser.
194
,
24
(
2011
).
17.
J.
Sayers
,
R. P.
Duan
,
S. R.
Golwala
,
M. I.
Hollister
,
A.
Lam
,
D. A.
Miller
,
J. A.
Schlaerth
,
S. R.
Siegel
,
A.
Vayonakis
, and
J.
Zmuidzinas
,
Proc. SPIE
9153
,
915304
(
2014
).
18.
J.
van Eyken
,
M.
Strader
,
A.
Walter
,
S.
Meeker
,
P.
Szypryt
,
C.
Stoughton
,
K.
O'Brien
,
D.
Marsden
,
N.
Rice
,
Y.
Lin
 et al,
Astrophys. J., Suppl. Ser.
219
,
14
(
2015
).
19.
A. M.
Baryshev
,
J. J. A.
Baselmans
,
S. J. C.
Yates
,
L.
Ferrari
,
L.
Bisigello
,
R. M. J.
Janssen
,
A.
Endo
,
T. M.
Klapwijk
,
B.
Klein
,
S.
Heyminck
 et al, in
2014 39th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz)
(
2014
), pp.
1
1
.
20.
S.
Shu
,
M.
Calvo
,
S.
Leclercq
,
J.
Goupy
,
A.
Monfardini
, and
E.
Driessen
, preprint arXiv:1710.08232 (
2017
).
21.
M.
Velázquez
,
D.
Ferrusca
,
E.
Castillo-Dominguez
,
E.
Ibarra-Medel
,
S.
Ventura
,
V.
Gómez-Rivera
,
D.
Hughes
,
I.
Aretxaga
,
W.
Grant
,
S.
Doyle
 et al,
J. Low Temp. Phys.
184
,
799
(
2016
).
22.
M. R.
Vissers
,
J.
Gao
,
J. S.
Kline
,
M.
Sandberg
,
M. P.
Weides
,
D. S.
Wisbey
, and
D. P.
Pappas
,
Thin Solid Films
548
,
485
(
2013
).
23.
M. R.
Vissers
,
J.
Gao
,
M.
Sandberg
,
S. M.
Duff
,
D. S.
Wisbey
,
K. D.
Irwin
, and
D. P.
Pappas
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
232603
(
2013
).
24.
B.
Mazin
,
S. R.
Meeker
,
M.
Strader
,
P.
Szypryt
,
D.
Marsden
,
J.
van Eyken
,
G.
Duggan
,
A.
Walter
,
G.
Ulbricht
,
M.
Johnson
 et al,
Publ. Astron. Soc. Pac.
125
,
1348
(
2013
).
25.
B.
Dober
,
J.
Austermann
,
J.
Beall
,
D.
Becker
,
G.
Che
,
H.
Cho
,
M.
Devlin
,
S.
Duff
,
N.
Galitzki
,
J.
Gao
 et al,
J. Low Temp. Phys.
184
,
173
(
2016
).
26.
X.
Liu
,
W.
Guo
,
Y.
Wang
,
L.
Wei
,
C.
Mckenney
,
B.
Dober
,
T.
Billings
,
J.
Hubmayr
,
L.
Ferreira
,
M.
Vissers
 et al,
J. Appl. Phys.
122
,
034502
(
2017
).
27.
C. M.
McKenney
,
J.
Gao
,
G.
Hilton
,
J.
Hubmayr
, and
M. R.
Vissers
, “
Fabrication method for micro-resonator arrays scalable to arbitrary geometries and optimized for high multiplexing factors
” (unpublished).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.