Fugu-MT 論文翻訳(概要): Heterogeneous integration of spin-photon interfaces with a scalable CMOS platform

論文の概要: Heterogeneous integration of spin-photon interfaces with a scalable CMOS platform

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.14289v2
Date: Wed, 20 Dec 2023 22:48:57 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2023-12-22 18:35:14.026032
Title: Heterogeneous integration of spin-photon interfaces with a scalable CMOS platform
Title（参考訳）: スケーラブルCMOSプラットフォームによるスピン光子界面の不均一結合
Authors: Linsen Li, Lorenzo De Santis, Isaac Harris, Kevin C. Chen, Yihuai Gao, Ian Christen, Matthew Trusheim, Hyeongrak Choi, Yixuan Song, Carlos Errando-Herranz, Jiahui Du, Yong Hu, Genevieve Clark, Mohamed I. Ibrahim, Gerald Gilbert, Ruonan Han and Dirk Englund
Abstract要約: 局所的な量子通信ネットワークを用いた汎用量子コンピューティングは、何千もの論理量子ビットを符号化するために何百万もの物理量子ビットを必要とする。スケーラブルなハードウェアモジュールアーキテクチャであるQuantum System-on-Chip(QSoC)を紹介する。 QSoCは、低温アプリケーション専用集積回路(ASIC)に統合されたスズ空き(SnV-)スピン量子ビットを含むコンパクトな2次元アレイ「量子マイクロチップレット」(QMC)を備えている。
参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2253948665073315
License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Abstract: Color centers in diamonds have emerged as a leading solid-state platform for advancing quantum technologies, satisfying the DiVincenzo criteria and recently achieving a quantum advantage in secret key distribution. Recent theoretical works estimate that general-purpose quantum computing using local quantum communication networks will require millions of physical qubits to encode thousands of logical qubits, which presents a substantial challenge to the hardware architecture at this scale. To address the unanswered scaling problem, in this work, we first introduce a scalable hardware modular architecture "Quantum System-on-Chip" (QSoC) that features compact two-dimensional arrays "quantum microchiplets" (QMCs) containing tin-vacancy (SnV-) spin qubits integrated on a cryogenic application-specific integrated circuit (ASIC). We demonstrate crucial architectural subcomponents, including (1) QSoC fabrication via a lock-and-release method for large-scale heterogeneous integration; (2) a high-throughput calibration of the QSoC for spin qubit spectral inhomogenous registration; (3) spin qubit spectral tuning functionality for inhomogenous compensation; (4) efficient spin-state preparation and measurement for improved spin and optical properties. QSoC architecture supports full connectivity for quantum memory arrays in a set of different resonant frequencies and offers the possibility for further scaling the number of solid-state physical qubits via larger and denser QMC arrays and optical frequency multiplexing networking.
Abstract（参考訳）: ダイアモンドのカラーセンターは、ディヴィンチェンツォの基準を満たし、最近秘密鍵分布における量子優位を達成した量子技術の発展のための主要な固体プラットフォームとして登場した。最近の理論的研究は、局所的な量子通信ネットワークを用いた汎用量子コンピューティングは数千の論理量子ビットを符号化するために数百万の物理量子ビットを必要とすると見積もっている。未解決のスケーリング問題に対処するため,我々はまず,低温アプリケーション専用集積回路(ASIC)上に,スズ空き(SnV-)スピンキュービットを含むコンパクトな2次元配列 "量子マイクロチップ" (QMC) を備えたスケーラブルなハードウェアモジュールアーキテクチャ "Quantum System-on-Chip" (QSoC) を導入する。 1) 大規模異種統合のためのロック・アンド・リリース法によるqsoc生成, (2) スピン量子ビットスペクトル不均質登録のためのqsocの高スループットキャリブレーション, 3) スピン量子ビットスペクトル調整機能による不均質補償, (4) スピン状態の効率的な作成と測定, スピンおよび光学特性の改善など, 重要なアーキテクチャサブコンポーネントを実証する。 QSoCアーキテクチャは、異なる共振周波数の量子メモリアレイの完全な接続をサポートし、より大きく密度の高いQMCアレイと光周波数多重ネットワークを介して、固体物理量子ビットの数をさらにスケーリングすることを可能にする。

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