論文の概要: A 300 mm foundry silicon spin qubit unit cell exceeding 99% fidelity in all operations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.15590v2
- Date: Fri, 25 Oct 2024 12:11:14 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-28 13:35:47.577004
- Title: A 300 mm foundry silicon spin qubit unit cell exceeding 99% fidelity in all operations
- Title（参考訳）: 全操作で99%の忠実度を有する300mmシリコンスピン量子ビット単位セル
- Authors: Paul Steinacker, Nard Dumoulin Stuyck, Wee Han Lim, Tuomo Tanttu, MengKe Feng, Andreas Nickl, Santiago Serrano, Marco Candido, Jesus D. Cifuentes, Fay E. Hudson, Kok Wai Chan, Stefan Kubicek, Julien Jussot, Yann Canvel, Sofie Beyne, Yosuke Shimura, Roger Loo, Clement Godfrin, Bart Raes, Sylvain Baudot, Danny Wan, Arne Laucht, Chih Hwan Yang, Andre Saraiva, Christopher C. Escott, Kristiaan De Greve, Andrew S. Dzurak,
- Abstract要約: 先進的な300mmウエハスケールの金属-酸化物-半導体ファクトリー(CMOS)ファクトリーにおける量子プロセッサの製作は、商業的に実現可能な量子コンピューティングへのユニークなスケーリング経路を提供する。
そこで本研究では,300mm半導体プロセスラインで作製したシリコン2量子デバイスの正確な量子ビット演算について述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.2398431050362945
- License:
- Abstract: Fabrication of quantum processors in advanced 300 mm wafer-scale complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) foundries provides a unique scaling pathway towards commercially viable quantum computing with potentially millions of qubits on a single chip. Here, we show precise qubit operation of a silicon two-qubit device made in a 300 mm semiconductor processing line. The key metrics including single- and two-qubit control fidelities exceed 99% and state preparation and measurement fidelity exceeds 99.9%, as evidenced by gate set tomography (GST). We report coherence and lifetimes up to $T_\mathrm{2}^{\mathrm{*}} = 30.4$ $\mu$s, $T_\mathrm{2}^{\mathrm{Hahn}} = 803$ $\mu$s, and $T_1 = 6.3$ s. Crucially, the dominant operational errors originate from residual nuclear spin carrying isotopes, solvable with further isotopic purification, rather than charge noise arising from the dielectric environment. Our results answer the longstanding question whether the favourable properties including high-fidelity operation and long coherence times can be preserved when transitioning from a tailored academic to an industrial semiconductor fabrication technology.
- Abstract（参考訳）: 先進的な300mmウエハスケールの相補的金属酸化物半導体ファクトリー(CMOS)ファクトリーにおける量子プロセッサの製作は、単一のチップ上に数百万の量子ビットを持つ商業的に実行可能な量子コンピューティングへのユニークなスケーリング経路を提供する。
そこで本研究では,300mm半導体プロセスラインで作製したシリコン2量子デバイスの正確な量子ビット演算について述べる。
ゲートセットトモグラフィー(GST)で証明されているように、シングルビットと2ビットの制御フィデリティを含む主要な測定基準は99%を超え、状態の準備と測定フィデリティは99.9%を超えた。
一貫性と寿命は、$T_\mathrm{2}^{\mathrm{*}} = 30.4$ $\mu$s, $T_\mathrm{2}^{\mathrm{Hahn}} = 803$ $\mu$s, $T_1 = 6.3$ s となる。
致命的な運用上のエラーは、余剰核スピンが同位体を運ぶことに由来するもので、誘電体環境から発生する電荷ノイズではなく、さらなる同位体浄化によって解決可能である。
本研究は,高忠実度操作と長期コヒーレンス時間を含む良好な特性が,大学から産業用半導体製造技術に移行する際に維持できるかどうかという長年の疑問に答えるものである。
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