論文の概要: Scalable Atomic Arrays for Spin-Based Quantum Computers in Silicon
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.09626v1
- Date: Mon, 18 Sep 2023 09:56:50 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2023-09-19 14:10:48.173978
- Title: Scalable Atomic Arrays for Spin-Based Quantum Computers in Silicon
- Title（参考訳）: シリコンスピン量子コンピュータのためのスケーラブルアトミックアレイ
- Abstract要約: 我々は、スケールアップドナーベースの量子コンピュータを製造するための複数の戦略を実証し、統合する。
私たちは、31ドルPF_2$分子インプラントを使用して、31ドルPイオンと比較して、配置の確実性を3倍にします。
同様の信頼性は、123$Sbや209$Biなどの重い原子を注入することで維持される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 25.271311916546793
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Semiconductor spin qubits combine excellent quantum performance with the
prospect of manufacturing quantum devices using industry-standard
metal-oxide-semiconductor (MOS) processes. This applies also to ion-implanted
donor spins, which further afford exceptional coherence times and large Hilbert
space dimension in their nuclear spin. Here we demonstrate and integrate
multiple strategies to manufacture scale-up donor-based quantum computers. We
use $^{31}$PF$_{2}$ molecule implants to triple the placement certainty
compared to $^{31}$P ions, while attaining 99.99$\,$% confidence in detecting
the implant. Similar confidence is retained by implanting heavier atoms such as
$^{123}$Sb and $^{209}$Bi, which represent high-dimensional qudits for quantum
information processing, while Sb$_2$ molecules enable deterministic formation
of closely-spaced qudits. We demonstrate the deterministic formation of regular
arrays of donor atoms with 300$\,$nm spacing, using step-and-repeat
implantation through a nano aperture. These methods cover the full gamut of
technological requirements for the construction of donor-based quantum
computers in silicon.
- Abstract（参考訳）: 半導体スピン量子ビットは、優れた量子性能と業界標準の金属酸化物半導体(mos)プロセスを用いた量子デバイス製造の可能性を組み合わせた。
これはイオン注入ドナースピンにも当てはまり、核スピンにおいて特別なコヒーレンス時間と大きなヒルベルト空間次元が与えられる。
ここでは、スケールアップドナーベースの量子コンピュータを製造するための複数の戦略を実証し、統合する。
我々は、$^{31}$PF$_{2}$分子インプラントを使用して、インプラントの検出に99.99$\,$%の信頼を得ながら、配置確実性を$^{31}$Pイオンと比較する。
同様の信頼性は、量子情報処理のための高次元quditを表す$^{123}$sbや$^{209}$biのような重い原子を注入することで維持される。
ナノアパーチャによるステップ・アンド・レピート注入により,300$\,$nm間隔のドナー原子の規則配列が決定論的に形成されることを示す。
これらの手法は、シリコンでドナーベースの量子コンピュータを構築するための技術要件の全範囲をカバーする。
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