論文の概要: Probing single electrons across 300 mm spin qubit wafers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.04812v2
• Date: Fri, 3 May 2024 17:05:26 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-06 18:16:30.143194
• Title: Probing single electrons across 300 mm spin qubit wafers
• Title（参考訳）: 300mmスピンキュービットウエハにおける単一電子の探索
• Authors: Samuel Neyens, Otto K. Zietz, Thomas F. Watson, Florian Luthi, Aditi Nethwewala, Hubert C. George, Eric Henry, Mohammad Islam, Andrew J. Wagner, Felix Borjans, Elliot J. Connors, J. Corrigan, Matthew J. Curry, Daniel Keith, Roza Kotlyar, Lester F. Lampert, Mateusz T. Madzik, Kent Millard, Fahd A. Mohiyaddin, Stefano Pellerano, Ravi Pillarisetty, Mick Ramsey, Rostyslav Savytskyy, Simon Schaal, Guoji Zheng, Joshua Ziegler, Nathaniel C. Bishop, Stephanie Bojarski, Jeanette Roberts, James S. Clarke,
• Abstract要約: 本研究では、低温300mmウエハプローブを用いて数百個の産業用スピンキュービット装置の性能データを1.6Kで収集する試験プロセスを提案する。 単電子動作電圧のランダムな変動を解析し、最適化された製造プロセスが300mmスケールで低レベルの障害を引き起こすことを確認する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Building a fault-tolerant quantum computer will require vast numbers of physical qubits. For qubit technologies based on solid state electronic devices, integrating millions of qubits in a single processor will require device fabrication to reach a scale comparable to that of the modern CMOS industry. Equally importantly, the scale of cryogenic device testing must keep pace to enable efficient device screening and to improve statistical metrics like qubit yield and voltage variation. Spin qubits based on electrons in Si have shown impressive control fidelities but have historically been challenged by yield and process variation. Here we present a testing process using a cryogenic 300 mm wafer prober to collect high-volume data on the performance of hundreds of industry-manufactured spin qubit devices at 1.6 K. This testing method provides fast feedback to enable optimization of the CMOS-compatible fabrication process, leading to high yield and low process variation. Using this system, we automate measurements of the operating point of spin qubits and probe the transitions of single electrons across full wafers. We analyze the random variation in single-electron operating voltages and find that the optimized fabrication process leads to low levels of disorder at the 300 mm scale. Together these results demonstrate the advances that can be achieved through the application of CMOS industry techniques to the fabrication and measurement of spin qubit devices.
• Abstract（参考訳）: フォールトトレラントな量子コンピュータを構築するには、大量の物理量子ビットが必要となる。 固体電子デバイスに基づく量子ビット技術では、1つのプロセッサに数百万の量子ビットを統合するには、現代のCMOS産業に匹敵する規模のデバイス製造が必要である。 同様に、低温デバイステストのスケールは、効率的なデバイススクリーニングを可能にするためにペースを保ち、キュービット収率や電圧変動などの統計指標を改善する必要がある。 Si中の電子に基づくスピン量子ビットは、印象的な制御係数を示すが、歴史的には収率とプロセスの変化によって挑戦されてきた。 本稿では、低温300mmウエハプローブを用いて、何百もの産業製造スピンキュービットデバイスの性能に関する高ボリュームデータを1.6Kで収集し、CMOS互換製造プロセスの最適化を可能にする高速なフィードバックを提供し、高い収率と低プロセスの変動をもたらす。 このシステムを用いてスピン量子ビットの動作点を自動計測し、単一電子のフルウェーハへの遷移を探索する。 単電子動作電圧のランダムな変動を解析し、最適化された製造プロセスが300mmスケールで低レベルの障害を引き起こすことを確認する。 これらの結果は、スピン量子ビットデバイスの製造と測定にCMOS産業技術の応用を通して達成できる進歩を実証するものである。

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