論文の概要: Industrial 300$\,$mm wafer processed spin qubits in natural silicon/silicon-germanium
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.12731v2
- Date: Fri, 20 Sep 2024 07:53:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-07 13:45:42.510758
- Title: Industrial 300$\,$mm wafer processed spin qubits in natural silicon/silicon-germanium
- Title（参考訳）: 天然シリコン/シリコン-ゲルマニウム中の300$\,$mmウェハ加工スピン量子ビット
- Authors: Thomas Koch, Clement Godfrin, Viktor Adam, Julian Ferrero, Daniel Schroller, Noah Glaeser, Stefan Kubicek, Ruoyu Li, Roger Loo, Shana Massar, George Simion, Danny Wan, Kristiaan De Greve, Wolfgang Wernsdorfer,
- Abstract要約: 天然Si/SiGeヘテロ構造にホストされた量子ドットは、産業用300$,$mm半導体ウェハプロセスラインで完全に製造された。
天然シリコンを用いた量子井戸では, 電荷雑音値が2$,mathrmmu eV/sqrtHz$, 1$,mathrmmu s$, 50$,mathrmmu s$以下であった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8219694762753349
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The realisation of an universal quantum computer will require the operation of thousands to millions of qubits. The possibility of using existing industrial semiconductor fabrication techniques and infrastructure for up-scaling and reproducibility makes silicon based spin qubits one of the most promising platforms to achieve this goal. The implementation of the up to now largest semiconductor based quantum processor was realized in a silicon/silicon-germanium heterostructure known for its low charge noise, long qubit coherence times and fast driving speeds, but the high structural complexity creates challenges for industrial implementations. Here we demonstrate quantum dots hosted in a natural Si/SiGe heterostructure fully fabricated by an industrial 300$\,$mm semiconductor wafer process line from heterostructure growth to Co micromagnet monolithic integration. We report charge noise values below 2$\,\mathrm{\mu eV/\sqrt{Hz}}$, spin relaxation times of over 1$\,$s and coherence times $T_2^*$ and $T_2^H$ of 1$\,\mathrm{\mu s}$ and 50$\,\mathrm{\mu s}$ respectively, for quantum wells grown using natural silicon. Further, we achieve Rabi frequencies up to 5$\,$MHz and single qubit gate fidelities above 99$\,\%$. In addition to scalability, the high reproducibility of the 300$\,$mm processes enables the deterministic study of qubit metric dependencies on process parameters, which is essential for optimising qubit quality.
- Abstract（参考訳）: 普遍量子コンピュータの実現には数千から数百万の量子ビットの演算が必要である。
既存の産業用半導体製造技術とインフラをアップスケーリングと再現性に利用できるため、シリコンベースのスピンキュービットはこの目標を達成する上で最も有望なプラットフォームとなっている。
現在最大の半導体ベースの量子プロセッサの実装は、低電荷ノイズ、長いクビットコヒーレンス時間、高速駆動速度で知られるシリコン/シリコン-ゲルマニウムヘテロ構造で実現されたが、高構造的な複雑さは工業的実装の課題を生み出している。
ここでは, 天然Si/SiGeヘテロ構造にホストされる量子ドットを, ヘテロ構造成長からCoマイクロマグネットモノリシック集積に至るまで, 産業用300$\,$mm半導体ウェハプロセスラインで完全に作製した。
2$\,\mathrm{\mu eV/\sqrt{Hz}}$, 1$\,$s, コヒーレンス時間$T_2^*$, $T_2^H$ of 1$\,\mathrm{\mu s}$, 50$\,\mathrm{\mu s}$のスピン緩和時間について報告する。
さらに、5$\,$MHzまでのRabi周波数と、99$\,\%$以上の単一キュービットゲートフィデリティを実現する。
スケーラビリティに加えて、300$\,$mmプロセスの高い再現性は、キュービット品質の最適化に不可欠であるプロセスパラメータに対するキュービットメートル法依存性の決定論的研究を可能にする。
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