Abstract Semiconductor quantum dots (QDs) in planar germanium (Ge) heterostructures have emerged as front-runners for future hole-based quantum processors. Here, we present strong coupling between a hole charge qubit, defined in a double quantum dot (DQD) in planar Ge, and microwave photons in a high-impedance ( Z r = 1.3 k Ω ) resonator based on an array of superconducting quantum interference devices (SQUIDs). Our investigation reveals vacuum-Rabi splittings with coupling strengths up to g 0 /2 π = 260 MHz, and a cooperativity of C ~ 100, dependent on DQD tuning. Furthermore, utilizing the frequency tunability of our resonator, we explore the quenched energy splitting associated with strong Coulomb correlation effects in Ge QDs. The observed enhanced coherence of the strongly correlated excited state signals the presence of distinct symmetries within related spin functions, serving as a precursor to the strong coupling between photons and spin-charge hybrid qubits in planar Ge. This work paves the way towards coherent quantum connections between remote hole qubits in planar Ge, required to scale up hole-based quantum processors.

Abstract Gate-tunable transmons (gatemons) employing semiconductor Josephson junctions have recently emerged as building blocks for hybrid quantum circuits. In this study, we present a gatemon fabricated in planar Germanium. We induce superconductivity in a two-dimensional hole gas by evaporating aluminum atop a thin spacer, which separates the superconductor from the Ge quantum well. The Josephson junction is then integrated into an Xmon circuit and capacitively coupled to a transmission line resonator. We showcase the qubit tunability in a broad frequency range with resonator and two-tone spectroscopy. Time-domain characterizations reveal energy relaxation and coherence times up to 75 ns. Our results, combined with the recent advances in the spin qubit field, pave the way towards novel hybrid and protected qubits in a group IV, CMOS-compatible material.