【公開日：2026.04.08】【最終更新日：2026.04.07】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22UT1069

利用課題名 / Title

超伝導量子デバイス開発

利用した実施機関 / Support Institute

東京大学 / Univ. of Tokyo

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

ARIM半導体基盤PF関連課題 / Related to ARIM-SETI

指定なし/No Designation

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

ダイシング,電子顕微鏡/Electron microscopy,リソグラフィ/Lithography,蒸着・成膜/Evaporation and Deposition,EB,超伝導/ Superconductivity,量子コンピューター/ Quantum computer

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

稲田 聡明

所属名 / Affiliation

東京大学 素粒子物理国際研究センター

共同利用者氏名 / Names of Collaborators Excluding Supporters in the Hub and Spoke Institutes

陳詩遠,新田龍海

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Supporters in the Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

UT-503：超高速大面積電子線描画装置
UT-700：4インチ高真空EB蒸着装置
UT-505：レーザー直接描画装置 DWL66+2018
UT-900：ステルスダイサー
UT-855：高精細電子顕微鏡

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

現在、量子コンピュータにおける量子ビット等の超伝導デバイスでは、主にアルミニウム・酸化アルミニウム・アルミニウムのSIS構造を持つジョセフソン接合が使用されている。本研究では、フォトリソグラフィ装置や電子ビーム露光装置を用いてシリコンやサファイアの基板上に量子ビットの電極及びジョセフソン接合をパターニングし、電子ビーム蒸着装置における斜め蒸着法によりそれらを形成した。リフトオフ後に走査電子顕微鏡を用いてデバイスを観察した。

実験 / Experimental

4インチのシリコン及びサファイアウエハ上に塗布したEBレジストに対し、電子ビーム露光装置（Advantest, F7000S-VD02）を用いてパターニングを行った。現像後に電子ビーム蒸着装置（NSP2）内で斜め蒸着を施し、リフトオフにより試料を得た。またジョセフソン接合以外の電極等の構造は直接描画レーザーリソグラフィ装置（Heidelberg, DWL66⁺）を用いて同様に製作した。試料はステルスダイサ（Disco, DFL7340)及びブレードダイサ(DAD3650）で断片化し、電界放出型走査電子顕微鏡（Hitachi, Regulus8230）を用いて撮影した。

結果と考察 / Results and Discussion

Fig.1(a, b)に、製作したジョセフソン接合の典型的なSEM画像（天頂角45°）を示す。SIS構造の面積は200 nm×200 nm及び200 nm×600 nmである。同図(c, d)はこれらジョセフソン接合2つにより構成されるDC-SQUIDである。これらジョセフソン接合を用いた量子ビットの寿命を10mKの極低温下において測定し、時間平均値として約10 μsが得られた[同図(e)]。今後、プロセスの最適化を進めることで、量子ビットの特性を向上させる予定である。　

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1:SEM image of Josephson junctions (a, b) and SQUIDs (c, d). Fabricated transmon qubits typically show a life time of about 10 μs (e).

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

・IBM-UTokyo lab. スポンサードリサーチ（Sponsored Research） “Superconducting qubits with multi-junction architecture”の支援を受けた。
・JSTさきがけ「物性と時空の融合による新規量子アンプの実現」の支援を受けた。
・機器利用や技術補助の際、東京大学ARIM微細加工部門（武田先端知クリーンルーム）の皆様に大変お世話になりました。感謝致します。

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件