論文の概要: Multi-module microwave assembly for fast read-out and charge noise
characterization of silicon quantum dots
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.13442v1
- Date: Wed, 26 Apr 2023 10:52:34 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-27 14:41:18.982520
- Title: Multi-module microwave assembly for fast read-out and charge noise
characterization of silicon quantum dots
- Title（参考訳）: シリコン量子ドットの高速読み出し・チャージノイズ評価のためのマルチモジュールマイクロ波アセンブリ
- Authors: Felix-Ekkehard von Horstig, David J. Ibberson, Giovanni A. Oakes,
Laurence Cochrane, Nadia Stelmashenko, Sylvain Barraud, Jason A. W. Robinson,
Frederico Martins, and M. Fernando Gonzalez-Zalba
- Abstract要約: 我々は, 超伝導体-半導体多モジュールマイクロ波アセンブリを開発し, 最先端の電荷状態の読み出しを実証する。
ここで提示されるモジュラーマイクロ波回路は、他の量子デバイスと直接的に組み合わせて読み出し性能を向上させることができる。
- 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: Fast measurements of quantum devices is important in areas such as quantum
sensing, quantum computing and nanodevice quality analysis. Here, we develop a
superconductor-semiconductor multi-module microwave assembly to demonstrate
charge state readout at the state-of-the-art. The assembly consist of a
superconducting readout resonator interfaced to a silicon-on-insulator (SOI)
chiplet containing quantum dots (QDs) in a high-$\kappa$ nanowire transistor.
The superconducting chiplet contains resonant and coupling elements as well as
$LC$ filters that, when interfaced with the silicon chip, result in a resonant
frequency $f=2.12$~GHz, a loaded quality factor $Q=680$, and a resonator
impedance $Z=470$~$\Omega$. Combined with the large gate lever arms of SOI
technology, we achieve a minimum integration time for single and double QD
transitions of 2.77~ns and 13.5~ns, respectively. We utilize the assembly to
measure charge noise over 9 decades of frequency up to 500~kHz and find a 1/$f$
dependence across the whole frequency spectrum as well as a charge noise level
of 4~$\mu$eV/$\sqrt{\text{Hz}}$ at 1~Hz. The modular microwave circuitry
presented here can be directly utilized in conjunction with other quantum
device to improve the readout performance as well as enable large bandwidth
noise spectroscopy, all without the complexity of superconductor-semiconductor
monolithic fabrication.
- Abstract（参考訳）: 量子デバイスの高速測定は、量子センシング、量子コンピューティング、ナノデバイスの品質分析などの分野で重要である。
そこで我々は, 超伝導体-半導体多モジュールマイクロ波アセンブリを開発した。
集積体は、量子ドット(qds)を含むシリコンオン絶縁体(soi)チップレットと高$\kappa$ナノワイヤトランジスタを接合した超伝導読み出し共振器からなる。
超伝導チップレットは、共振素子と結合素子とlc$フィルタとを含み、シリコンチップと接続すると共振周波数$f=2.12$~ghz、負荷品質係数$q=680$、共振器インピーダンス$z=470$〜$\omega$となる。
我々はSOI技術のゲートレバーアームと組み合わせて、それぞれ2.77~nsと13.5~nsのQD遷移の最小積分時間を達成した。
我々は、このアセンブリを用いて、最大500〜kHzまでの9年間の周波数で電荷ノイズを測定し、周波数スペクトル全体の1/f$依存性と、電荷ノイズレベルが4~$\mu$eV/$\sqrt{\text{Hz}}$の1〜Hzを求める。
ここで示されるモジュラーマイクロ波回路は、他の量子デバイスと共に直接利用することができ、読み出し性能を向上させるとともに、超伝導-半導体モノリシック製造の複雑さなしに、大きな帯域幅のノイズスペクトロスコピーを可能にする。
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