論文の概要: Radio-frequency cascade readout and coherent exchange control of spin qubits fabricated using a 300 mm wafer process
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.01241v3
- Date: Wed, 19 Mar 2025 17:50:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-20 19:05:33.497184
- Title: Radio-frequency cascade readout and coherent exchange control of spin qubits fabricated using a 300 mm wafer process
- Title（参考訳）: 300mmウエハ法により作製したスピン量子ビットの高周波カスケード読み出しとコヒーレント交換制御
- Authors: Jacob F. Chittock-Wood, Ross C. C. Leon, Michael A. Fogarty, Tara Murphy, Sofia M. Patomäki, Giovanni A. Oakes, James Williams, 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: 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、これは$sqrttextSWAP$のようなエンタングゲートの基底となる。
読み出しには、高周波電子カスケードという新しい読み出し技術を導入し、高い利得を提供しながら、キュービット単位セルを単純化する。
機密性の高い分散読み出しと工業レベルの製造の組み合わせは、シリコン量子プロセッサの大規模統合に向けた重要なステップである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.609562679184219
- License:
- Abstract: Leveraging advanced semiconductor manufacturing promises potential for scaling up silicon-based quantum processors. In this context, control and readout of individual spin qubits have been shown on devices manufactured on 300 mm wafer metal-oxide-semiconductor (MOS) processes, yet quantum processors require two-qubit interactions to operate. Here, we use a 300 mm natural silicon MOS process customized for spin qubits and demonstrate coherent control of two electron spins using the spin-spin exchange interaction, which forms the basis for entangling gates such as $\sqrt{\text{SWAP}}$. We observe gate dephasing times of up to $T_2^{*}\approx500$ ns and a gate quality factor of $10$. For readout, we introduce a novel dispersive readout technique, the radio-frequency electron cascade, that simplifies the qubits unit cell while providing high gain. We achieve a $74\%$ singlet-triplet readout fidelity in $8~\mu$s integration time, the highest-performing dispersive readout demonstration on a planar MOS process. The combination of sensitive dispersive readout with industrial-grade manufacturing marks a crucial step towards the large-scale integration of silicon quantum processors.
- Abstract（参考訳）: 先進的な半導体製造の活用は、シリコンベースの量子プロセッサをスケールアップする可能性を約束する。
この文脈では、個々のスピン量子ビットの制御と読み出しが300mmウエハ金属-酸化物-半導体(MOS)プロセスで製造されたデバイスで示されているが、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の自然シリコン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実証し、$\sqrt{\text{SWAP}}$のようなエンタング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ドルである。
読み出しには、高周波電子カスケードという新しい読み出し技術を導入し、高い利得を提供しながら、キュービット単位セルを単純化する。
私たちは、プラナーMOSプロセスにおける最もパフォーマンスの高い分散読み出しデモである、シングルトリップレット読み出しフィリティを8〜\mu$s統合時間で達成します。
機密性の高い分散読み出しと工業レベルの製造の組み合わせは、シリコン量子プロセッサの大規模統合に向けた重要なステップである。
関連論文リスト
- Commercial CMOS Process for Quantum Computing: Quantum Dots and Charge Sensing in a 22 nm Fully Depleted Silicon-on-Insulator Process [0.0]
産業標準シリコンオン絶縁体CMOS構造のチャネルに形成された量子ドットに電子や穴を閉じ込めることは、スケーラブルな量子ビットアーキテクチャへの有望なアプローチである。
我々は,GlobalFoundries 22FDX(TM)産業プロセスを用いて製造した市販ナノ構造の計測結果を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-12-11T14:41:55Z) - Quantum State Transfer in a Magnetic Atoms Chain Using a Scanning Tunneling Microscope [44.99833362998488]
量子スピンチェーンの電気的制御は、量子情報処理に関連する技術での可能性から、ここ数年で際立った目標となった。
走査トンネル顕微鏡(STM)による電場を利用したS=1/2$チタン原子鎖における制御量子状態伝達の実現可能性を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-08-13T14:45:46Z) - Probing single electrons across 300 mm spin qubit wafers [0.0]
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。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-07-10T18:02:55Z) - An integrated microwave-to-optics interface for scalable quantum
computing [47.187609203210705]
シリコンフォトニックキャビティに結合した超伝導共振器を用いた集積トランスデューサの新しい設計法を提案する。
上記の条件をすべて同時に実現するためのユニークな性能とポテンシャルを実験的に実証する。
デバイスは50オーム伝送ラインに直接接続し、単一のチップ上で多数のトランスデューサに容易にスケールできる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-10-27T18:05:01Z) - Tunable photon-mediated interactions between spin-1 systems [68.8204255655161]
我々は、光子を媒介とする効果的なスピン-1系間の相互作用に、光遷移を持つマルチレベルエミッタを利用する方法を示す。
本結果は,空洞QEDおよび量子ナノフォトニクス装置で利用可能な量子シミュレーションツールボックスを拡張した。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-06-03T14:52:34Z) - Precision tomography of a three-qubit donor quantum processor in silicon [38.42250061908039]
核スピンは、量子情報処理のために考慮された最初の物理プラットフォームの一つであった。
シリコンナノエレクトロニクスデバイスにイオンを注入した31Pドナー原子核を用いた普遍量子論理演算を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-06-06T10:30:38Z) - Multidimensional cluster states using a single spin-photon interface
coupled strongly to an intrinsic nuclear register [48.7576911714538]
フォトニッククラスター状態は、測定ベースの量子コンピューティングと損失耐性量子通信のための強力なリソースである。
核レジスタに強く結合した1つの効率的なスピン光子インタフェースを用いた多次元格子クラスター状態の生成を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-04-26T14:41:01Z) - A Frequency-Multiplexed Coherent Electro-Optic Memory in Rare Earth
Doped Nanoparticles [94.37521840642141]
光の量子記憶は、長距離量子通信や分散量子コンピューティングのような量子技術において必須の要素である。
近年の研究では、希土類ドープナノ粒子では長い光学的およびスピンコヒーレンス寿命が観察可能であることが示されている。
我々は,Eu$3+$:Y$O$_3$ナノ粒子におけるコヒーレント光ストレージについて,SEMM(Stark Echo Modulation Memory)量子プロトコルを用いて報告する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-06-17T13:25:54Z) - Conditional quantum operation of two exchange-coupled single-donor spin
qubits in a MOS-compatible silicon device [48.7576911714538]
シリコンナノエレクトロニクスデバイスは、99.9%以上の忠実度を持つ単一量子ビット量子論理演算をホストすることができる。
イオン注入によりシリコン中に導入された単一のドナー原子に結合した電子のスピンに対して、量子情報は1秒近く保存することができる。
ここでは、シリコンに埋め込まれた31ドルPドナーの交換結合対における電子スピン量子ビットの条件付きコヒーレント制御を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-06-08T11:25:16Z) - Spin readout of a CMOS quantum dot by gate reflectometry and
spin-dependent tunnelling [0.0]
本稿では,300mmウエハスケールのCMOSプロセスを用いて作製したゲート定義量子ドット中の電子スピンの測定を行った。
我々はこの手法を用いて2つのデバイスでスピン・リードアウトを実証し、励起状態分光法を用いて0.5-0.7 meVの範囲の谷分割を得る。
これらの長い寿命は、シリコンナノワイヤの幾何学と製造プロセスが、量子ビットデバイスに非常に有望であることを示している。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-05-15T19:52:18Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。