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 . The bridge process is compatible with Josephson junctions and allows for the simultaneous creation of low loss bandages between superconducting layers.
References
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.© 2022 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2022
Author(s)
You do not currently have access to this content.