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3D integration of superconducting quantum systems – part 3: Preserving qubit coherence

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Abstract

We demonstrate the operation and local control of high-coherence capacitively-shunted flux qubits (CSFQs) in a 3D-integrated 3-tier architecture. Qubits are fabricated both on the qubit and interposer tiers using high-coherence processes. Readout and control components, including resonators and flux bias lines, are located on the interposer tier, and are accessed through superconducting through-silicon vias (TSVs) and bump bonds from a bottom-tier multi-layer superconducting multichip module (SMCM). Coherence of the CSFQs in the 3D-integrated stack is consistent with values typical for the single-tier processes – including with the dielectric-containing multilayer SMCM tier electrically coupled through the three-tier stack.

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Presenters

  • Cyrus Hirjibehedin

    MIT Lincoln Laboratory, Lincoln Laboratory, MIT, MIT - Lincoln Laboratory

Authors

  • Cyrus Hirjibehedin

    MIT Lincoln Laboratory, Lincoln Laboratory, MIT, MIT - Lincoln Laboratory

  • Jonilyn Yoder

    MIT Lincoln Laboratory, MIT Lincoln Lab, Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology, Lincoln Laboratory, MIT, MIT - Lincoln Laboratory, Massachusetts Institute of Technology MIT

  • Donna-Ruth Yost

    MIT Lincoln Lab, MIT Lincoln Laboratory, Lincoln Laboratory, MIT, MIT - Lincoln Laboratory

  • Justin L Mallek

    MIT Lincoln Lab, MIT Lincoln Laboratory, Lincoln Laboratory, MIT, MIT - Lincoln Laboratory

  • Danna Rosenberg

    MIT Lincoln Laboratory, MIT Lincoln Lab, Lincoln Laboratory, MIT, MIT - Lincoln Laboratory

  • Mollie Schwartz

    MIT Lincoln Laboratory, MIT Lincoln Lab, Lincoln Laboratory, MIT, MIT - Lincoln Laboratory

  • Rabindra Das

    MIT Lincoln Lab, MIT Lincoln Laboratory, Lincoln Laboratory, MIT, MIT - Lincoln Laboratory

  • Vladimir Bolkhovsky

    MIT Lincoln Laboratory, Lincoln Laboratory, MIT, MIT - Lincoln Laboratory

  • Alexandra L Day

    Lincoln Laboratory, MIT, MIT - Lincoln Laboratory

  • Evan Golden

    MIT Lincoln Laboratory, Lincoln Laboratory, MIT, MIT - Lincoln Laboratory

  • Thomas Hazard

    MIT Lincoln Laboratory, MIT Lincoln Lab, Department of Electrical Engineering, Princeton University, Lincoln Laboratory, MIT, MIT - Lincoln Laboratory

  • David K Kim

    MIT Lincoln Lab, MIT Lincoln Laboratory, Lincoln Laboratory, MIT, MIT - Lincoln Laboratory, Massachusetts Institute of Technology MIT

  • Jeffrey M Knecht

    MIT Lincoln Lab, MIT Lincoln Laboratory, Lincoln Laboratory, MIT, MIT - Lincoln Laboratory

  • Alexander Melville

    MIT Lincoln Lab, MIT Lincoln Laboratory, Lincoln Laboratory, MIT, MIT - Lincoln Laboratory

  • Bethany Niedzielski

    MIT Lincoln Laboratory, MIT Lincoln Lab, Lincoln Laboratory, MIT, MIT - Lincoln Laboratory, Massachusetts Institute of Technology MIT

  • Meghan Purcell-Schuldt

    Lincoln Laboratory, MIT, MIT - Lincoln Laboratory

  • Ravi Rastogi

    MIT Lincoln Laboratory, Lincoln Laboratory, MIT, MIT - Lincoln Laboratory

  • Kyle Serniak

    MIT Lincoln Lab, MIT Lincoln Laboratory, MIT-Lincoln Lab, Lincoln Laboratory, MIT, MIT - Lincoln Laboratory

  • Steven Weber

    MIT Lincoln Laboratory, MIT Lincoln Lab, Lincoln Laboratory, MIT, MIT - Lincoln Laboratory

  • Wayne Woods

    MIT Lincoln Lab, MIT Lincoln Laboratory, Lincoln Laboratory, MIT, MIT - Lincoln Laboratory

  • Scott Zarr

    MIT Lincoln Laboratory, Lincoln Laboratory, MIT, MIT - Lincoln Laboratory

  • Andrew James Kerman

    MIT Lincoln Laboratory, MIT Lincoln Lab, Lincoln Laboratory, MIT, MIT - Lincoln Laboratory

  • William Oliver

    MIT Lincoln Laboratory, Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology, Research Laboratory of Electronics, MIT Lincoln Laboratory, Department of Electrical Engineering and Computer Science, MIT Research Laboratory of Electronics, MIT Lincoln Laboratory, MIT Department of Electrical Engineering and Computer Science, Massachusetts Institute of Technology MIT, Massachusetts Institute of Technology, Department of Electrical Engineering and Computer Science, Massachusetts Institute of Technology, Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology, MIT Lincoln Laboratory, MIT, MIT, MIT Lincoln Lab, MIT Lincoln Lab, MIT Lincoln Lab, Massachusetts Institute of Technology, Research Laboratory of Electronics, Department of Electrical Engineering and Computer Science, and Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology. MIT Lincoln L, Department of Physics, Department of Electrical Engineering & Computer Science, Research Laboratory of Electronics, MIT Lincoln Laboratory, Massachusetts Institute of Technol, Lincoln Laboratory, Research Laboratory of Electronics, and Department of Electrical Engineering & Computer Science, MIT