Micropatterned Superconducting Film Circuitry for Operation in Hybrid Quantum Devices

Abstract

This thesis discusses three aspects of the arduous way towards hybrid quantum systems consisting of superconducting circuits and ensembles of ultracold paramagnetic atoms. In the first part of the thesis, superconducting coplanar microwave resonators as used for quantum information processing with superconducting qubits are investigated in magnetic fields. In the second part of the thesis integrated atom chips are designed and fabricated, which offer the possibility to trap an ensemble of ultracold atoms close to a superconducting coplanar resonator on that chip. In the third and last part of the thesis, unconventional disordered and quasiperiodic arrangements of microfabricated holes (antidots) in superconducting films are patterned and investigated with respect to the impact of the arrangement on the superconductor transport properties in magnetic fields.

Die vorliegende Arbeit diskutiert drei Aspekte des beschwerlichen Weges in Richtung hybrider Quantensysteme bestehend aus supraleitenden Schaltkreisen und Ensembles ultrakalter paramagnetischer Atome. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit werden supraleitende koplanare Mikrowellenresonatoren, welche in der Quanteninformationsverarbeitung mit supraleitenden Qubits Verwendung finden, in Magnetfeldern untersucht. Im zweiten Teil der Arbeit werden integrierte Atomchips entworfen und hergestellt, die die Möglichkeit eröffnen ein Ensemble ultrakalter Atome in die Nähe eines supraleitenden koplanaren Resonators auf demselben Chip zu bringen. Im dritten und letzten Teil der Arbeit werden supraleitende Filme mit unkonventionellen ungeordneten und quasiperiodischen Anordnungen mikrostrukturierter Löcher (Antidots) hergestellt und im Hinblick auf den Einfluss der jeweiligen Anordnung auf die Transporteigenschaften der Filme in Magnetfeldern untersucht.