論文の概要: Bounds to electron spin qubit variability for scalable CMOS architectures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.14864v2
• Date: Wed, 2 Aug 2023 07:00:36 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-03 17:42:14.727608
• Title: Bounds to electron spin qubit variability for scalable CMOS architectures
• Title（参考訳）: スケーラブルCMOSアーキテクチャのための電子スピン量子ビット可変性へのバウンド
• Authors: Jes\'us D. Cifuentes, Tuomo Tanttu, Will Gilbert, Jonathan Y. Huang, Ensar Vahapoglu, Ross C. C. Leon, Santiago Serrano, Dennis Otter, Daniel Dunmore, Philip Y. Mai, Fr\'ed\'eric Schlattner, MengKe Feng, Kohei Itoh, Nikolay Abrosimov, Hans-Joachim Pohl, Michael Thewalt, Arne Laucht, Chih Hwan Yang, Christopher C. Escott, Wee Han Lim, Fay E. Hudson, Rajib Rahman, Andrew S. Dzurak, Andre Saraiva
• Abstract要約: 我々は、Si/SiO$$インタフェースの不可避な原子スケール粗さによるスピン量子ビットの変動をグラフ化し、12デバイスで実験をコンパイルし、理論ツールを開発する。 我々は, 粗さがクビット位置, 変形, 谷分割, 谷相, スピン軌道結合, 交換結合における変動性と相関することを示した。 これらの変数は、堅牢な制御方法が組み込まれている限り、量子コンピューティングのスケーラブルなアーキテクチャの許容範囲内にあることが判明した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.47220138717933563
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Spins of electrons in CMOS quantum dots combine exquisite quantum properties and scalable fabrication. In the age of quantum technology, however, the metrics that crowned Si/SiO2 as the microelectronics standard need to be reassessed with respect to their impact upon qubit performance. We chart the spin qubit variability due to the unavoidable atomic-scale roughness of the Si/SiO$_2$ interface, compiling experiments in 12 devices, and developing theoretical tools to analyse these results. Atomistic tight binding and path integral Monte Carlo methods are adapted for describing fluctuations in devices with millions of atoms by directly analysing their wavefunctions and electron paths instead of their energy spectra. We correlate the effect of roughness with the variability in qubit position, deformation, valley splitting, valley phase, spin-orbit coupling and exchange coupling. These variabilities are found to be bounded and lie within the tolerances for scalable architectures for quantum computing as long as robust control methods are incorporated.
• Abstract（参考訳）: CMOS量子ドット中の電子のスピンは、精巧な量子特性とスケーラブルな製造を組み合わせる。 しかし、量子技術の時代には、Si/SiO2をマイクロエレクトロニクス標準として冠したメトリクスは、量子ビット性能への影響について再評価する必要がある。 我々は、Si/SiO$_2$インタフェースの不可避な原子スケール粗さによるスピン量子ビットの変動をグラフ化し、12デバイスで実験をコンパイルし、これらの結果を分析する理論的ツールを開発した。 モンテカルロ法は、エネルギースペクトルの代わりに波動関数と電子経路を直接解析することにより、数百万個の原子を持つ装置のゆらぎを記述するために適応される。 粗さの影響は,キュービット位置,変形,谷分割,谷相,スピン軌道結合および交換結合における変動性と相関する。 これらの変数は、堅牢な制御方法が組み込まれている限り、量子コンピューティングのスケーラブルなアーキテクチャの許容範囲内にあることが判明した。

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