論文の概要: Spin Qubits with Scalable milli-kelvin CMOS Control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.15151v1
• Date: Sun, 21 Jul 2024 13:04:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-23 19:08:59.402059
• Title: Spin Qubits with Scalable milli-kelvin CMOS Control
• Title（参考訳）: スケーラブルミリケルビンCMOS制御を用いたスピン量子ビット
• Authors: Samuel K. Bartee, Will Gilbert, Kun Zuo, Kushal Das, Tuomo Tanttu, Chih Hwan Yang, Nard Dumoulin Stuyck, Sebastian J. Pauka, Rocky Y. Su, Wee Han Lim, Santiago Serrano, Christopher C. Escott, Fay E. Hudson, Kohei M. Itoh, Arne Laucht, Andrew S. Dzurak, David J. Reilly,
• Abstract要約: シリコンMOS型電子スピン量子ビットをヘテロジニアインテグレートしたCreo-CMOS回路でベンチマークする。 ミルケルビン制御は単一および2量子ゲートの性能にはほとんど影響しないことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A key virtue of spin qubits is their sub-micron footprint, enabling a single silicon chip to host the millions of qubits required to execute useful quantum algorithms with error correction. With each physical qubit needing multiple control lines however, a fundamental barrier to scale is the extreme density of connections that bridge quantum devices to their external control and readout hardware. A promising solution is to co-locate the control system proximal to the qubit platform at milli-kelvin temperatures, wired-up via miniaturized interconnects. Even so, heat and crosstalk from closely integrated control have potential to degrade qubit performance, particularly for two-qubit entangling gates based on exchange coupling that are sensitive to electrical noise. Here, we benchmark silicon MOS-style electron spin qubits controlled via heterogeneously-integrated cryo-CMOS circuits with a low enough power density to enable scale-up. Demonstrating that cryo-CMOS can efficiently enable universal logic operations for spin qubits, we go on to show that mill-kelvin control has little impact on the performance of single- and two-qubit gates. Given the complexity of our milli-kelvin CMOS platform, with some 100-thousand transistors, these results open the prospect of scalable control based on the tight packaging of spin qubits with a chiplet style control architecture.
• Abstract（参考訳）: スピン量子ビットの重要な利点は、サブミクロンフットプリントであり、単一のシリコンチップが、エラー訂正で有用な量子アルゴリズムを実行するのに必要な数百万の量子ビットをホストすることができる。 しかし、各物理量子ビットが複数の制御線を必要とするため、スケールするための基本的な障壁は、量子デバイスを外部制御および読み出しハードウェアにブリッジする接続の極端な密度である。 有望な解決策は、ミリケルビン温度でキュービットプラットフォームに近縁な制御系を共同配置することである。 それでも、密に統合された制御による熱とクロストークは、特に電気ノイズに敏感な交換結合に基づく2量子エンタングゲートにおいて、量子ビット性能を低下させる可能性がある。 そこで我々は, シリコンMOS型電子スピン量子ビットを, スケールアップを実現するのに十分な電力密度で, 均一に集積したCryo-CMOS回路によって制御するベンチマークを行った。 低温CMOSはスピン量子ビットの論理演算を効率的に行うことができることを示す上で,ミルケルビン制御が単一および2量子ゲートの性能にはほとんど影響を与えないことを示す。 ミリケルビンCMOSプラットフォームの複雑さを考えると、この結果はチップレットスタイルの制御アーキテクチャによるスピン量子ビットの密なパッケージングに基づくスケーラブルな制御の可能性を秘めている。

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