Two-Dimensional Material Tunnel Barrier for Josephson Junctions and Superconducting Qubits

作者
Kan-Heng Lee,Srivatsan Chakram,Shi En Kim,Fauzia Mujid,Ariana Ray,Hui Gao,Chibeom Park,Yu Zhong,David A. Muller,David Schuster,Jiwoong Park
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:19 (11): 8287-8293 被引量:40
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.9b03886
摘要

Quantum computing based on superconducting qubits requires the understanding and control of the materials, device architecture, and operation. However, the materials for the central circuit element, the Josephson junction, have mostly been focused on using the AlOx tunnel barrier. Here, we demonstrate Josephson junctions and superconducting qubits employing two-dimensional materials as the tunnel barrier. We batch-fabricate and design the critical Josephson current of these devices via layer-by-layer stacking N layers of MoS2 on the large scale. Based on such junctions, MoS2 transmon qubits are engineered and characterized in a bulk superconducting microwave resonator for the first time. Our work allows Josephson junctions to access the diverse material properties of two-dimensional materials that include a wide range of electrical and magnetic properties, which can be used to study the effects of different material properties in superconducting qubits and to engineer novel quantum circuit elements in the future.

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