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A 3-tier stack for 3D integration of superconducting quantum systems – part 1: Interposer tier with superconducting TSVs and qubits

ORAL

Abstract

Complex systems of superconducting qubits present engineering challenges for robust control and readout of multi-qubit systems. We have developed a 3D integration approach that utilizes a 3-tier stack to provide access to multi-level superconducting circuitry. The 3D integrated stack is composed of a top qubit tier, a bottom superconducting multichip module (SMCM) tier, and an intermediate interposer tier. The interposer separates the qubits from the SMCM tier, reducing the impact of lossy dielectrics in the multilevel wiring of the SMCM on the coherence of the qubits. An active interposer tier with superconducting TSVs provides both connectivity and enhanced functionality with additional layers for resonators, qubits, and novel qubit devices which utilize the TSVs. We will discuss fabrication and characterization of our 3-tier stack platform for control and readout of multi-qubit systems.

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Publication: D. Yost et al., Solid-state qubits integrated with superconducting through-silicon vias, npj Quantum Information 6, 59 (2020)<br>D. Rosenberg et al., Solid-state qubits: 3D integration and packaging, IEEE Microwave Magazine 21 (8), 72 (2020).<br>C.F. Hirjibehedin, and D. Yost, et al., in preparation

Presenters

  • Donna-Ruth W Yost

    Massachusetts Institute of Technology MIT, MIT - Lincoln Laboratory

Authors

  • Donna-Ruth W Yost

    Massachusetts Institute of Technology MIT, MIT - Lincoln Laboratory

  • Cyrus F Hirjibehedin

    MIT Lincoln Lab

  • Justin L Mallek

    MIT Lincoln Lab

  • Danna Rosenberg

    Massachusetts Institute of Technology MIT

  • Rabindra Das

    Massachusetts Institute of Technology MIT, MIT Lincoln Lab

  • Kate Azar

    MIT Lincoln Laboratory

  • Katrina Silwa

    MIT Lincoln Laboratory

  • Thomas M Hazard

    MIT Lincoln Lab, MIT Lincoln Laboratory

  • Vladimir Bolkhovsky

    MIT Lincoln Lab, MIT Lincoln Laboratory

  • Evan Golden

    MIT LIncoln Lab, MIT Lincoln Lab, MIT Lincoln Laboratory

  • David K Kim

    MIT Lincoln Lab, MIT Lincoln Laboratory

  • Jeffrey Knecht

    MIT Lincoln Lab, MIT Lincoln Laboratory

  • Alexander Melville

    MIT Lincoln Laboratory

  • Bethany M Niedzielski

    MIT Lincoln Lab, MIT Lincoln Laboratory

  • Meghan Schuldt

    MIT Lincoln Laboratory, MIT Lincoln Lab

  • Ravi Rastogi

    MIT Lincoln Lab, MIT Lincoln Laboratory

  • Kyle Serniak

    MIT Lincoln Laboratory

  • Steven J Weber

    MIT Lincoln Lab

  • Wayne Woods

    MIT Lincoln Lab

  • Scott Zarr

    MIT Lincoln Lab, MIT Lincoln Laboratory

  • Andrew J Kerman

    MIT Lincoln Lab

  • William D Oliver

    Massachusetts Institute of Technology MIT, Massachusetts Institute of Technology (MIT), MIT Lincoln Laboratory, Massachusetts Institute of Technology (MIT), Massachusetts Institute of Technology, Massachusetts Institute of Technology, MIT Lincoln Laboratory

  • Mollie E Schwartz

    MIT Lincoln Laboratory

  • Jonilyn L Yoder

    MIT Lincoln Lab, MIT Lincoln Laboratory