Development of superconducting resonators for space and Quantum applications

Abstract

This Thesis focuses on the development of superconducting lumped element resonators (LERs) for applications in astrophysical instrumentation and molecular spin-basedquantum processors. Superconducting resonators are key components in both fields due to their unique ability to operate with minimal energy dissipation and high sensitivity. These features make them ideal for detecting weak electromagnetic signals and enabling precise manipulation of quantum states. In particular, LERs, composed of series inductive and capacitive components coupled to a 50Ω transmission line, offer unique advantages, such as the ability to couple multiple resonators to a single transmission line and independently control their electrical parameters to suit specific applications. This work aims to optimize LERs development including design, fabrication and characterization techniques to meet the specific demands of these two applications. An overview and additional details about these two technologic alapplications are provided in Chapter 1...Esta Tesis se centra en el desarrollo de resonadores superconductores de elementos concentrados (LERs, por sus siglas en inglés) para su aplicación en instrumentación astrofísica como en procesadores cuánticos basados en espines moleculares. Los resonadores superconductores son componentes esenciales en ambos campos debido a su capacidad única para operar con mínima disipación de energía y alta sensibilidad. Estas características los hacen ideales para la detección de señales electromagnéticas débiles y la manipulación precisa de estados cuánticos. En particular, los LERs, formados por componentes inductivos y capacitivos en serie acoplados a una línea de transmisión de 50Ω, ofrecen ventajas significativas, como la capacidad de acoplar múltiples resonadores a una sola línea de transmisión y controlar de forma independiente sus parámetros eléctricos para aplicaciones específicas. El objetivo de este trabajo es optimizar el desarrollo de LERs, incluyendo técnicas de diseño, fabricación y caracterización, para satisfacer las necesidades específicas de estas áreas de aplicación...