論文の概要: Memristor-based cryogenic programmable DC sources for scalable in-situ quantum-dot control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.07107v2
• Date: Tue, 22 Mar 2022 14:27:23 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-22 03:38:41.960791
• Title: Memristor-based cryogenic programmable DC sources for scalable in-situ quantum-dot control
• Title（参考訳）: 拡張性量子ドット制御のためのメムリスタベース極低温DC源
• Authors: Pierre-Antoine Mouny, Yann Beilliard, S\'ebastien Graveline, Marc-Antoine Roux, Abdelouadoud El Mesoudy, Rapha\"el Dawant, Pierre Gliech, Serge Ecoffey, Fabien Alibart, Michel Pioro-Ladri\`ere, and Dominique Drouin
• Abstract要約: スピン量子ビットに基づく現在の量子系は、室温でクライオスタットの外にある古典的エレクトロニクスによって制御される。 本稿では,Cryostat内部の量子ドットのバイアス化に使用可能な,スケーラブルなmemristorベースのプログラマブルDCソースを提案する。
• 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: Current quantum systems based on spin qubits are controlled by classical electronics located outside the cryostat at room temperature. This approach creates a major wiring bottleneck, which is one of the main roadblocks toward truly scalable quantum computers. Thus, we propose a scalable memristor-based programmable DC source that could be used to perform biasing of quantum dots inside of the cryostat (i.e. in-situ). This novel cryogenic approach would enable to control the applied voltage on the electrostatic gates by programming the resistance of the memristors, thus storing in the latter the appropriate conditions to form the quantum dots. In this study, we first demonstrate multilevel resistance programming of a TiO2-based memristors at 4.2 K, an essential feature to achieve voltage tunability of the memristor-based DC source. We then report hardwarebased simulations of the electrical performance of the proposed DC source. A cryogenic TiO2-based memristor model fitted on our experimental data at 4.2 K was used to show a 1 V voltage range and 100 uV in-situ memristor-based DC source. Finally, we simulate the biasing of double quantum dots enabling sub-2 minutes in-situ charge stability diagrams. This demonstration is a first step towards more advanced cryogenic applications for resistive memories such as cryogenic control electronics for quantum computers.
• Abstract（参考訳）: スピン量子ビットに基づく現在の量子系は、室温でクライオスタットの外にある古典的エレクトロニクスによって制御される。 このアプローチは、真のスケーラブルな量子コンピュータへの大きな障害の1つである、配線ボトルネックを生み出します。 そこで本研究では, cryostat 内の量子ドットの偏り(すなわち in-situ)を行うために, スケーラブルな memristor ベースのプログラム可能な dc ソースを提案する。 この新しい極低温アプローチは、メmristorの抵抗をプログラムすることで静電ゲートの印加電圧を制御することができ、量子ドットを形成する適切な条件を後者に格納することができる。 本研究では,まず,tio2系memristorの4.2kにおける多レベル抵抗プログラミングを実証し,memristor系dcソースの電圧可変性を実現する上で不可欠な特徴について述べる。 次に,提案した直流音源の電気的特性のハードウェアシミュレーションを報告する。 実験データに4.2kの極低温tio2系memristorモデルを用いて,1v電圧域と100uvのin-situ memristor型直流源を示した。 最後に,2分以下の電荷安定図を作成できる二重量子ドットの偏りをシミュレートする。 このデモンストレーションは、量子コンピュータの低温制御エレクトロニクスのような抵抗性記憶へのより高度な低温応用に向けた第一歩である。

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