論文の概要: Exchange control in a MOS double quantum dot made using a 300 mm wafer process

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.01241v2
• Date: Sat, 10 Aug 2024 18:02:11 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-13 20:13:45.399276
• Title: Exchange control in a MOS double quantum dot made using a 300 mm wafer process
• Title（参考訳）: 300mmウエハプロセスを用いたMOS二重量子ドットの交換制御
• Authors: Jacob F. Chittock-Wood, Ross C. C. Leon, Michael A. Fogarty, Tara Murphy, Sofia M. Patomäki, Giovanni A. Oakes, Felix-Ekkehard von Horstig, Nathan Johnson, Julien Jussot, Stefan Kubicek, Bogdan Govoreanu, David F. Wise, M. Fernando Gonzalez-Zalba, John J. L. Morton,
• Abstract要約: 300mmウエハ金属酸化物半導体(MOS)プロセスで作製された量子ドットの最近の研究は、個々のスピン量子ビットの制御と読み出しを示している。 スピン-スピン交換相互作用を用いた2つの電子スピンのコヒーレント制御を実証し、エンタングゲートの基礎を形成する。 本研究は,分散センシング技術との統合とともに,2量子演算のための産業用グレードプラットフォームを実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6212050938816976
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Leveraging the advanced manufacturing capabilities of the semiconductor industry promises to help scale up silicon-based quantum processors by increasing yield, uniformity and integration. Recent studies of quantum dots fabricated on 300 mm wafer metal-oxide-semiconductor (MOS) processes have shown control and readout of individual spin qubits, yet quantum processors require two-qubit interactions to operate. Here, we use a 300 mm wafer MOS process customized for spin qubits and demonstrate coherent control of two electron spins using the spin-spin exchange interaction, forming the basis of an entangling gate such as $\sqrt{\text{SWAP}}$. We observe gate dephasing times of up to $T_2^{*}\approx500$ ns and a gate quality factor of 10. We further extend the coherence by up to an order of magnitude using an echo sequence. For readout, we introduce a dispersive readout technique, the radiofrequency electron cascade, that amplifies the signal while retaining the spin-projective nature of dispersive measurements. Our results demonstrate an industrial grade platform for two-qubit operations, alongside integration with dispersive sensing techniques.
• Abstract（参考訳）: 半導体産業の先進的な製造能力を活用することで、歩留まり、均一性、統合性を高めることで、シリコンベースの量子プロセッサのスケールアップを支援することが約束される。 300mmウエハ金属-酸化物-半導体(MOS)プロセスで作製された量子ドットの最近の研究は、個々のスピン量子ビットの制御と読み出しを示しているが、量子プロセッサは2量子ビットの相互作用を必要とする。 ここでは、スピン量子ビット用にカスタマイズされた300mmウエハMOSプロセスを使用し、スピン-スピン交換相互作用を用いた2つの電子スピンのコヒーレント制御を示し、$\sqrt{\text{SWAP}}$のようなエンタングルゲートの基礎を形成する。 ゲート劣化時間は最大$T_2^{*}\approx500$ns, ゲート品質係数は10。 我々はさらに、エコーシーケンスを用いて最大1桁までコヒーレンスを拡大する。 読み出しには、分散測定のスピンプロジェクティブな性質を維持しながら信号を増幅する、分散読出技術である高周波電子カスケードを導入する。 本研究は,分散センシング技術との統合とともに,2量子演算のための産業用グレードプラットフォームを実証した。

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