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A 3-tier stack for 3D integration of superconducting quantum systems – part 2: qubit design and performance

ORAL

Abstract

A key goal of any extensible architecture for quantum information processing is to enhance connectivity and functionality while preserving qubit coherence. We describe the design and operation of high-coherence superconducting qubits in a 3D-integrated 3-tier stack that utilizes an interposer with superconducting through-silicon vias (TSVs) to connect qubits to multi-level superconducting routing while preserving qubit performance by isolating qubits from lossy dielectrics in the routing tier. Fabrication processes that produce high-coherence qubits are used on both the qubit and interposer tiers. Readout and control circuitry, including resonators and qubit control lines, are located on the interposer tier. All components are accessed using TSVs in the interposer tier and bump bonds between the tiers.

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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><br>D. Rosenberg et al., Solid-state qubits: 3D integration and packaging, IEEE Microwave Magazine 21, 72 (2020). <br><br>C.F. Hirjibehedin, D.-R.W. Yost et al., in preparation

Presenters

  • Cyrus F Hirjibehedin

    MIT Lincoln Lab

Authors

  • Cyrus F Hirjibehedin

    MIT Lincoln Lab

  • Donna-Ruth W Yost

    Massachusetts Institute of Technology MIT, MIT - Lincoln Laboratory

  • 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 Sliwa

    MIT Lincoln Laboratory, MIT Lincoln Lab

  • 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