在经典的transmon量子比特的制备中，其外电路可以用光学光刻，而约瑟夫森结部分的尺寸通常在百纳米量级，这种小尺度需要采用速度较慢且设备昂贵的电子束光刻。

近日，华盛顿大学的研究人员增大约瑟夫森结的面积到2平方微米，使之可用激光直写定义，同时为实现transmon所需的较小的临界电流，需要增加氧化层厚度。通常的双角度蒸发采用一正一负的蒸发角度，使得第一层金属的上表面和侧面形成两个并联的结，临界电流实际上受限于侧面难以做小。因此他们采用了多步氧化方案，使铝薄膜的氧化和蒸发交替进行。在经过食人鱼洗液和BOE处理的硅衬底上，该方法可制备出能量弛豫时间超过80微秒的三维transmon量子比特。

该工作表明全光学光刻可以实现高质量、低临界电流的约瑟夫森结，从而简化工艺，提高一致性和均匀性，对大规模、高相干性超导量子器件的研究有重要意义。

论文信息：https://arxiv.org/abs/2106.09034