論文の概要: Monolithic Integration of Quantum Resonant Tunneling Gate on a 22nm
FD-SOI CMOS Process
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.04586v2
- Date: Fri, 4 Feb 2022 18:30:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-05 02:56:06.621374
- Title: Monolithic Integration of Quantum Resonant Tunneling Gate on a 22nm
FD-SOI CMOS Process
- Title（参考訳）: 22nmFD-SOI CMOSプロセスにおける量子共鳴トンネルゲートのモノリシック集積
- Authors: Imran Bashir, Dirk Leipold, Elena Blokhina, Mike Asker, David Redmond,
Ali Esmailiyan, Panagiotis Giounanlis, Hans Haenlein, Xuton Wu, Andrii
Sokolov, Dennis Andrade-Miceli, Andrew K. Mitchell, Robert Bogdan Staszewski
- Abstract要約: 我々は、量子コアを同じダイ上の制御回路と検出回路と同時配置する、完全に統合された量子プロセッサユニットを提案する。
各検出器とインジェクターの消費電力はそれぞれ1mWと0.27mWである。
既存の量子コアを数千量子ビットにスケールアップする上で,提案アーキテクチャの有効性を実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The proliferation of quantum computing technologies has fueled the race to
build a practical quantum computer. The spectrum of the innovation is wide and
encompasses many aspects of this technology, such as the qubit, control and
detection mechanism, cryogenic electronics, and system integration. A few of
those emerging technologies are poised for successful monolithic integration of
cryogenic electronics with the quantum structure where the qubits reside. In
this work, we present a fully integrated Quantum Processor Unit in which the
quantum core is co-located with control and detection circuits on the same die
in a commercial 22-nm FD-SOI process from GlobalFoundries. The system described
in this work comprises a two dimensional (2D) 240 qubits array integrated with
8 detectors and 32 injectors operating at 3K and inside a two-stage
Gifford-McMahon cryo-cooler. The power consumption of each detector and
injector is 1mW and 0.27mW, respectively. The control sequence is programmed
into an on-chip pattern generator that acts as a command and control block for
all hardware in the Quantum Processor Unit. Using the aforementioned apparatus,
we performed a quantum resonant tunneling experiment on two qubits inside the
2D qubit array. With supporting lab measurements, we demonstrate the
feasibility of the proposed architecture in scaling-up the existing quantum
core to thousands of qubits.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティング技術の普及は、実用的な量子コンピュータの構築競争を加速させた。
イノベーションのスペクトルは広く、qubit、制御と検出機構、低温エレクトロニクス、システム統合など、この技術の多くの側面を包含している。
これらの新興技術のいくつかは、量子ビットが存在する量子構造と低温エレクトロニクスのモノリシックな統合に成功している。
本研究では,GlobalFoundriesの22nm FD-SOIプロセスにおいて,量子コアと同一のダイの制御・検出回路を同時配置した完全集積量子プロセッサユニットを提案する。
本研究で記述されるシステムは、3kで動作する8個の検出器と32個のインジェクタとを組み込んだ2次元(2d)240キュービットアレイと、2段のgifford-mcmahon cryo-coolerの内部とを含む。
各検出器とインジェクターの消費電力はそれぞれ1mWと0.27mWである。
制御シーケンスはオンチップパターン生成器にプログラムされ、量子プロセッサユニット内のすべてのハードウェアの命令および制御ブロックとして機能する。
上記の装置を用いて、2次元量子ビットアレイ内の2つの量子共振トンネル実験を行った。
実験室の測定をサポートすることで、既存の量子コアを数千量子ビットにスケールアップする際の提案されたアーキテクチャの実現可能性を示す。
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