In superconducting quantum devices, air bridges enable increased circuit complexity and density, and mitigate the risk of microwave loss arising from mode mixing. We implement aluminum air bridges using a simple process based on single-step electron-beam gradient exposure. The resulting bridges have sizes ranging from 20 µm to 100 µm, with a yield exceeding 99% for lengths up to 36 µm. When used to connect ground planes in coplanar waveguide resonators, the induced loss contributed to the system is negligible, corresponding to a loss per bridge less than 1.0×108. The bridge process is compatible with Josephson junctions and allows for the simultaneous creation of low loss bandages between superconducting layers.

1.
M.
Kjaergaard
,
M. E.
Schwartz
,
J.
Braumüller
,
P.
Krantz
,
J. I.-J.
Wang
,
S.
Gustavsson
, and
W. D.
Oliver
,
Annu. Rev. Condens. Matter Phys.
11
,
369
(
2020
).
2.
P.
Krantz
,
M.
Kjaergaard
,
F.
Yan
,
T. P.
Orlando
,
S.
Gustavsson
, and
W. D.
Oliver
,
Appl. Phys. Rev.
6
,
021318
(
2019
).
3.
D.
Rosenberg
,
D.
Kim
,
R.
Das
,
D.
Yost
,
S.
Gustavsson
,
D.
Hover
,
P.
Krantz
,
A.
Melville
,
L.
Racz
,
G. O.
Samach
,
S. J.
Weber
,
F.
Yan
,
J. L.
Yoder
,
A. J.
Kerman
, and
W. D.
Oliver
,
npj Quantum Inf.
3
(
1
),
42
(
2017
).
4.
S.
Kosen
,
H.-X.
Li
,
M.
Rommel
,
D.
Shiri
,
C.
Warren
,
L.
Grönberg
,
J.
Salonen
,
T.
Abad
,
J.
Biznárová
,
M.
Caputo
,
L.
Chen
,
K.
Grigoras
,
G.
Johansson
,
A. F.
Kockum
,
C.
Križan
,
D. P.
Lozano
,
G. J.
Norris
,
A.
Osman
,
J.
Fernández-Pendás
,
A.
Ronzani
,
A. F.
Roudsari
,
S.
Simbierowicz
,
G.
Tancredi
,
A.
Wallraff
,
C.
Eichler
,
J.
Govenius
, and
J.
Bylander
,
Quantum Sci. Technol.
7
,
035018
(
2022
).
5.
B.
Foxen
,
J. Y.
Mutus
,
E.
Lucero
,
R.
Graff
,
A.
Megrant
,
Y.
Chen
,
C.
Quintana
,
B.
Burkett
,
J.
Kelly
,
E.
Jeffrey
,
Y.
Yang
,
A.
Yu
,
K.
Arya
,
R.
Barends
,
Z.
Chen
,
B.
Chiaro
,
A.
Dunsworth
,
A.
Fowler
,
C.
Gidney
,
M.
Giustina
,
T.
Huang
,
P.
Klimov
,
M.
Neeley
,
C.
Neill
,
P.
Roushan
,
D.
Sank
,
A.
Vainsencher
,
J.
Wenner
,
T. C.
White
, and
J. M.
Martinis
,
Quantum Sci. Technol.
3
,
014005
(
2018
).
6.
A.
Gold
,
J. P.
Paquette
,
A.
Stockklauser
,
M. J.
Reagor
,
M. S.
Alam
,
A.
Bestwick
,
N.
Didier
,
A.
Nersisyan
,
F.
Oruc
,
A.
Razavi
,
B.
Scharmann
,
E. A.
Sete
,
B.
Sur
,
D.
Venturelli
,
C. J.
Winkleblack
,
F.
Wudarski
,
M.
Harburn
, and
C.
Rigetti
,
npj Quantum Inf.
7
(
1
),
142
(
2021
).
7.
J.
Béjanin
,
T.
McConkey
,
J.
Rinehart
,
C.
Earnest
,
C.
McRae
,
D.
Shiri
,
J.
Bateman
,
Y.
Rohanizadegan
,
B.
Penava
,
P.
Breul
,
S.
Royak
,
M.
Zapatka
,
A.
Fowler
, and
M.
Mariantoni
,
Phys. Rev. Appl.
6
,
044010
(
2016
).
8.
J.
Rahamim
,
T.
Behrle
,
M. J.
Peterer
,
A.
Patterson
,
P. A.
Spring
,
T.
Tsunoda
,
R.
Manenti
,
G.
Tancredi
, and
P. J.
Leek
,
Appl. Phys. Lett.
110
,
222602
(
2017
).
9.
G.
Ponchak
,
J.
Papapolymerou
, and
M.
Tentzeris
,
IEEE Trans. Microwave Theory Tech.
53
,
713
(
2005
).
10.
Z.
Chen
,
A.
Megrant
,
J.
Kelly
,
R.
Barends
,
J.
Bochmann
,
Y.
Chen
,
B.
Chiaro
,
A.
Dunsworth
,
E.
Jeffrey
,
J. Y.
Mutus
,
P. J. J.
O'Malley
,
C.
Neill
,
P.
Roushan
,
D.
Sank
,
A.
Vainsencher
,
J.
Wenner
,
T. C.
White
,
A. N.
Cleland
, and
J. M.
Martinis
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
052602
(
2014
).
11.
Y. J. Y.
Lankwarden
,
A.
Endo
,
J. J. A.
Baselmans
, and
M. P.
Bruijn
,
J. Low Temp. Phys.
167
,
367
(
2012
).
12.
M.
Abuwasib
,
P.
Krantz
, and
P.
Delsing
,
J. Vac. Sci. Technol., B
31
,
031601
(
2013
).
13.
Y.
Jin
,
M.
Moreno
,
P. M. T.
Vianez
,
W. K.
Tan
,
J. P.
Griffiths
,
I.
Farrer
,
D. A.
Ritchie
, and
C. J. B.
Ford
,
Appl. Phys. Lett.
118
,
162108
(
2021
).
14.
A.
Dunsworth
,
A.
Megrant
,
R.
Barends
,
Y.
Chen
,
Z.
Chen
,
B.
Chiaro
,
A.
Fowler
,
B.
Foxen
,
E.
Jeffrey
,
J.
Kelly
,
P. V.
Klimov
,
E.
Lucero
,
J. Y.
Mutus
,
M.
Neeley
,
C.
Neill
,
C.
Quintana
,
P.
Roushan
,
D.
Sank
,
A.
Vainsencher
,
J.
Wenner
,
T. C.
White
,
H.
Neven
, and
J. M.
Martinis
,
Appl. Phys. Lett.
112
,
063502
(
2018
).
15.
A.
Dunsworth
,
A.
Megrant
,
C.
Quintana
,
Z.
Chen
,
R.
Barends
,
B.
Burkett
,
B.
Foxen
,
Y.
Chen
,
B.
Chiaro
,
A.
Fowler
,
R.
Graff
,
E.
Jeffrey
,
J.
Kelly
,
E.
Lucero
,
J. Y.
Mutus
,
M.
Neeley
,
C.
Neill
,
P.
Roushan
,
D.
Sank
,
A.
Vainsencher
,
J.
Wenner
,
T. C.
White
, and
J. M.
Martinis
,
Appl. Phys. Lett.
111
,
022601
(
2017
).
16.
E.
Girgis
,
J.
Liu
, and
M. L.
Benkhedar
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
202103
(
2006
).
17.
V.
Papageorgiou
,
A.
Khalid
, and
D. R. S.
Cumming
, in MNE2013: 39th International Conference on Micro and Nano Engineering, London, UK,
2013
.
18.
A.
Schleunitz
,
V. A.
Guzenko
,
A.
Schander
,
M.
Vogler
, and
H.
Schift
,
J. Vac. Sci. Technol., B
29
,
06F302
(
2011
).
19.
J.
Gao
, “
The physics of superconducting microwave resonators
,” Ph.D. thesis (
California Institute of Technology
, Pasadena,
CA
,
2008
).
20.
C.
Deng
,
M.
Otto
, and
A.
Lupascu
,
J. Appl. Phys.
114
,
054504
(
2013
).
21.
C.
Müller
,
J. H.
Cole
, and
J.
Lisenfeld
,
Rep. Prog. Phys.
82
,
124501
(
2019
).
22.
A.
Megrant
,
C.
Neill
,
R.
Barends
,
B.
Chiaro
,
Y.
Chen
,
L.
Feigl
,
J.
Kelly
,
E.
Lucero
,
M.
Mariantoni
,
P. J. J.
O'Malley
,
D.
Sank
,
A.
Vainsencher
,
J.
Wenner
,
T. C.
White
,
Y.
Yin
,
J.
Zhao
,
C. J.
Palmstrøm
,
J. M.
Martinis
, and
A. N.
Cleland
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
113510
(
2012
).
23.
C. T.
Earnest
,
J. H.
Béjanin
,
T. G.
McConkey
,
E. A.
Peters
,
A.
Korinek
,
H.
Yuan
, and
M.
Mariantoni
,
Supercond. Sci. Technol.
31
,
125013
(
2018
).
24.
J.
Migacz
and
M.
Huber
,
IEEE Trans. Appl. Supercond.
13
,
123
(
2003
).
25.
M.
Yurtalan
,
J.
Shi
,
G.
Flatt
, and
A.
Lupascu
,
Phys. Rev. Appl.
16
,
054051
(
2021
).
26.
N.
Janzen
, “
Tunable coupler for mediating interactions between a two-level system and a waveguide from a decoupled state to the ultra-strong coupling regime,
arXiv:2208.05571.
You do not currently have access to this content.