論文の概要: Silicide-based Josephson field effect transistors for superconducting
qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.02721v1
- Date: Tue, 6 Sep 2022 18:00:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-27 18:11:48.897557
- Title: Silicide-based Josephson field effect transistors for superconducting
qubits
- Title（参考訳）: 超伝導量子ビット用シリサイド系ジョセフソン電界効果トランジスタ
- Authors: Tom Doekle Vethaak
- Abstract要約: 代替の「ゲートモン」量子ビットが最近登場し、これはハイブリッド超伝導/半導体(S/Sm)デバイスをゲート調整されたジョセフソン接合として使用している。
拡張性のあるゲートモン設計はCMOS Josephson Field-Effect Transistors を調整可能な弱いリンクとして作成することができる。
シリコンベースのトランジスタにおけるアンドリーフ電流のゲート変調は、完全にCMOS化された超伝導量子コンピュータへのステップを表している。
- 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: Scalability in the fabrication and operation of quantum computers is key to
move beyond the NISQ era. So far, superconducting transmon qubits based on
aluminum Josephson tunnel junctions have demonstrated the most advanced
results, though this technology is difficult to implement with large-scale
facilities. An alternative "gatemon" qubit has recently appeared, which uses
hybrid superconducting/semiconducting (S/Sm) devices as gate-tuned Josephson
junctions. Current implementations of these use nanowires however, of which the
large-scale fabrication has not yet matured either. A scalable gatemon design
could be made with CMOS Josephson Field-Effect Transistors as tunable weak
link, where an ideal device has leads with a large superconducting gap that
contact a short channel through high-transparency interfaces. High
transparency, or low contact resistance, is achieved in the microelectronics
industry with silicides, of which some turn out to be superconducting. The
first part of the experimental work in this thesis covers material studies on
two such materials: $\text{V}_3\text{Si}$ and PtSi, which are interesting for
their high $T_\text{c}$, and mature integration, respectively. The second part
covers experimental results on 50 nm gate length PtSi transistors, where the
transparency of the S/Sm interfaces is modulated by the gate voltage. At low
voltages, the transport shows no conductance at low energy, and well-defined
features at the superconducting gap. The barrier height at the S/Sm interface
is reduced by increasing the gate voltage, until a zero-bias peak appears
around zero drain voltage, which reveals the appearance of an Andreev current.
The successful gate modulation of Andreev current in a silicon-based transistor
represents a step towards fully CMOS-integrated superconducting quantum
computers.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータの製造と運用のスケーラビリティは、NISQ時代を超えて進む上で鍵となる。
これまでのところ、アルミニウムジョセフソントンネル接合に基づく超伝導トランスモン量子ビットが最も先進的な結果を示しているが、この技術は大規模施設では実装が困難である。
新たな"ゲートモン"量子ビットが最近登場しており、ゲートチューニングジョセフソン接合としてハイブリッド超電導/半導体(s/sm)デバイスを使用している。
しかし、現在の実装ではナノワイヤが使われており、大規模な製造はまだ成熟していない。
拡張性のあるゲートモン設計はCMOS Josephson Field-Effect Transistorを調整可能な弱いリンクとし、理想のデバイスは、高速なインターフェースを介して短いチャネルに接触する大きな超伝導ギャップを導いてくれる。
高透明性(または低接触抵抗)は、シリサイドを含むマイクロエレクトロニクス業界で達成され、超伝導であることが判明した。
この論文における実験研究の第1部は、それぞれ高い$T_\text{c}$と成熟した積分で興味深い$\text{V}_3\text{Si}$とPtSiの2つの材料に関する材料研究を扱っている。
第2部は、S/Sm界面の透明度をゲート電圧で変調する50nmゲート長PtSiトランジスタの実験結果をカバーする。
低電圧では、輸送は低エネルギーではコンダクタンスを示しず、超伝導ギャップではよく定義された特徴を示す。
ゲート電圧を増加させてs/sm界面のバリア高さを低減し、ドレイン電圧の周囲にゼロバイアスピークが現れ、アンドレーブ電流の出現が明らかとなる。
シリコン系トランジスタにおけるandreev電流のゲート変調の成功は、完全なcmos集積超伝導量子コンピュータへの一歩である。
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