論文の概要: Large-scale on-chip integration of gate-voltage addressable hybrid
superconductor-semiconductor quantum wells field effect nano-switch arrays
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.04355v1
- Date: Mon, 10 Jul 2023 05:44:43 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-11 14:00:51.635845
- Title: Large-scale on-chip integration of gate-voltage addressable hybrid
superconductor-semiconductor quantum wells field effect nano-switch arrays
- Title（参考訳）: ゲート電圧対応型ハイブリッド超伝導体-半導体量子井戸効果ナノスイッチアレイの大規模オンチップ集積
- Authors: Kaveh Delfanazari, Jiahui Li, Peng Ma, Reuben K. Puddy, Teng Yi,
Yusheng Xiong, Ian Farrer, Sachio Komori, Jason Robinson, David A. Ritchie,
Michael J. Kelly, Hannah J. Joyce, and Charles G. Smith
- Abstract要約: ハイブリッド超伝導体-半導体接合(S-Sm)とスイッチは、ゲートベースの量子プロセッサの鍵回路要素とビルディングブロックである。
本稿では,大規模スケーラブルかつゲート電圧制御可能なハイブリッドフィールド効果量子チップの新たな実現を実験的に実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.956039994321721
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Stable, reproducible, scalable, addressable, and controllable hybrid
superconductor-semiconductor (S-Sm) junctions and switches are key circuit
elements and building blocks of gate-based quantum processors. The
electrostatic field effect produced by the split gate voltages facilitates the
realisation of nano-switches that can control the conductance or current in the
hybrid S-Sm circuits based on 2D semiconducting electron systems. Here, we
experimentally demonstrate a novel realisation of large-scale scalable, and
gate voltage controllable hybrid field effect quantum chips. Each chip contains
arrays of split gate field effect hybrid junctions, that work as conductance
switches, and are made from In0.75Ga0.25As quantum wells integrated with Nb
superconducting electronic circuits. Each hybrid junction in the chip can be
controlled and addressed through its corresponding source-drain and two global
split gate contact pads that allow switching between their (super)conducting
and insulating states. We fabricate a total of 18 quantum chips with 144 field
effect hybrid Nb- In0.75Ga0.25As 2DEG-Nb quantum wires and investigate the
electrical response, switching voltage (on/off) statistics, quantum yield, and
reproducibility of several devices at cryogenic temperatures. The proposed
integrated quantum device architecture allows control of individual junctions
in a large array on a chip useful for the development of emerging cryogenic
nanoelectronics circuits and systems for their potential applications in
fault-tolerant quantum technologies.
- Abstract（参考訳）: 安定で再現性があり、スケーラブルで、アドレス可能で、制御可能なハイブリッド超伝導体-半導体(s-sm)接合とスイッチは、ゲートベースの量子プロセッサの鍵回路要素とビルディングブロックである。
分割ゲート電圧によって生じる静電効果は、2次元半導体電子系に基づくハイブリッドS-Sm回路の伝導や電流を制御するナノスイッチの実現を促進する。
本稿では,大規模スケーラブルでゲート電圧制御可能なハイブリッドフィールド効果量子チップの実現を実験的に実証する。
各チップは、コンダクタンススイッチとして機能し、Nb超伝導電子回路と統合されたIn0.75Ga0.25As量子井戸からなる分割ゲート効果ハイブリッド接合を含む。
チップ内の各ハイブリッド接合は、対応するソースドレインと2つのグローバルスプリットゲート接触パッドによって制御され、その(スーパー)導電状態と絶縁状態の切り替えを可能にする。
144フィールド効果ハイブリッドNb- In0.75Ga0.25As 2DEG-Nb 量子ワイヤを用いた18個の量子チップを作製し,電気応答,スイッチング電圧(オン/オフ)統計,量子収率,低温下での再現性について検討した。
提案された集積量子デバイスアーキテクチャは、新しい低温ナノエレクトロニクス回路やシステムの開発に有用なチップ上の大きな配列の個々のジャンクションを制御し、フォールトトレラント量子技術への潜在的な応用を可能にする。
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