第一列

通用量子電腦硬體技術
高同調性超導量子電路材料之研究

       實現高品質量子位元元件是發展量子計算的關鍵，受限於材料以及介面的議題，提升量子位元的效能尚存許多挑戰。本計畫將著手於超導量子位元最具挑戰性的幾個議題，包括：成長高品質超導體薄膜、高品質氧化層、兩者之異質結構，超導特性量測，以及約瑟夫森接面，共振腔，以及量子位元的製作與分析。唯有最佳化的材料成長、元件製作以及量測才能實現高品質高同調性的超導量子位元元件。

Project Introduction

掃描透射電子顯微鏡（HAADF-STEM）橫截面圖，左下圖為分子束磊晶法（MBE）鋁/藍寶石介面，和原位沉積的氧化鋁/外延鋁異質結構（左上圖），本研究中所研究多項材料及製程所製作之超導微波振盪器，品質因素在低功率下可達一百萬以上（右圖）。

團隊組成
  • 共同主持人
  • 洪銘輝（國立臺灣大學物理學系暨研究所）
  • 林志忠（國立陽明交通大學電子物理學系）
技術亮點
高品質超導材料成長及元件製程
  • 此技術欲解決問題：
    解決超導量子位元中，由於材料及界面缺陷造成能量耗散，而導致量子同調時間縮短的問題。
  • 重要性/突破性：
    本研究中運用超高真空腔體內以分子磊晶技術，成長高品質超導薄及保護層，並研發元件製程，使多種材料所製成之微波振盪元件品質因素可達一百萬以上。
  • 與計畫未來研發方向的關聯性：
    微波振盪元件之品質因素，與所建構超導量子位元之同調時間有直接相關，利用此技術之材料及製程可製作出高同調時間之超導量子位元，可以直接降低錯誤率並提高效能。
高品質超導材料成長及元件製程

高角環形暗場掃描透射電子顯微鏡（HAADF-STEM）橫截面圖，圖中為分子束磊晶法（MBE）鋁/藍寶石異質結構（左）和原位沉積的氧化鋁/外延鋁異質結構（右），中心的結構示意圖顯示了鋁薄膜和藍寶石基板的方向。此圖顯示出材料及介面的高品質。