論文の概要: Uniform Spin Qubit Devices in an All-Silicon 300 mm Integrated Process

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.11317v1
• Date: Tue, 24 Aug 2021 12:07:47 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-17 07:20:27.136122
• Title: Uniform Spin Qubit Devices in an All-Silicon 300 mm Integrated Process
• Title（参考訳）: 全シリコン300mm集積プロセスにおける均一スピン量子デバイス
• Authors: N. I. Dumoulin Stuyck, R. Li, C. Godfrin, A. Elsayed, S. Kubicek, J. Jussot, B. T. Chan, F. A. Mohiyaddin, M. Shehata, G. Simion, Y. Canvel, L. Goux, M. Heyns, B. Govoreanu, and I. P. Radu
• Abstract要約: 我々は300KからmKまで優れた量子ビットデバイス均一性とチューニング性を示した。 これは初めて、重なり合うポリシリコンベースのゲートスタックを「オールシリコン」とリソグラフィ的に柔軟な300mmフローに統合することで達成される。 これらの低秩序で均一な結合デバイスと300mmのfab統合は、大規模量子プロセッサへの高速なスケールアップの道を開く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Larger arrays of electron spin qubits require radical improvements in fabrication and device uniformity. Here we demonstrate excellent qubit device uniformity and tunability from 300K down to mK temperatures. This is achieved, for the first time, by integrating an overlapping polycrystalline silicon-based gate stack in an 'all-Silicon' and lithographically flexible 300mm flow. Low-disorder Si/SiO$_2$ is proved by a 10K Hall mobility of $1.5 \cdot 10^4$ $cm^2$/Vs. Well-controlled sensors with low charge noise (3.6 $\mu$eV/$\sqrt{\mathrm{Hz}}$ at 1 Hz) are used for charge sensing down to the last electron. We demonstrate excellent and reproducible interdot coupling control over nearly 2 decades (2-100 GHz). We show spin manipulation and single-shot spin readout, extracting a valley splitting energy of around 150 $\mu$eV. These low-disorder, uniform qubit devices and 300mm fab integration pave the way for fast scale-up to large quantum processors.
• Abstract（参考訳）: 電子スピン量子ビットの大きな配列は、製造とデバイス均一性を大幅に改善する必要がある。 ここでは300KからmKまで優れた量子ビットデバイス均一性とチューニング性を示す。 これは、重なり合う多結晶シリコン系ゲートスタックを「オールシリコン」とリソグラフィ的に柔軟な300mm流に組み込むことで、初めて達成される。 低次si/sio$_2$は、10kホール移動度が1.5 \cdot 10^4$ $cm^2$/vsである。 電荷ノイズが低い(3.6$\mu$eV/$\sqrt{\mathrm{Hz}}$ at 1 Hz)よく制御されたセンサーは、最後の電子まで電荷を感知するために用いられる。 約20年間(2-100GHz)にわたって優れた再現可能な相互結合制御を実証した。 スピン操作と単発スピン読み出しを行い,約150$\mu$eVの谷分割エネルギーを抽出した。 これらの低順で均一な量子ビットデバイスと300mmのfab統合は、大規模量子プロセッサへの高速なスケールアップの道を開く。

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