論文の概要: Two-dimensional Si spin qubit arrays with multilevel interconnects
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.08861v1
- Date: Thu, 13 Feb 2025 00:23:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-14 20:05:35.040048
- Title: Two-dimensional Si spin qubit arrays with multilevel interconnects
- Title（参考訳）: 多層配線を有する2次元Siスピン量子ビットアレイ
- Authors: Sieu D. Ha, Edwin Acuna, Kate Raach, Zachery T. Bloom, Teresa L. Brecht, James M. Chappell, Maxwell D. Choi, Justin E. Christensen, Ian T. Counts, Dominic Daprano, J. P. Dodson, Kevin Eng, David J. Fialkow, Christina A. C. Garcia, Wonill Ha, Thomas R. B. Harris, nathan holman, Isaac Khalaf, Justine W. Matten, Christi A. Peterson, Clifford E. Plesha, Matthew J. Ruiz, Aaron Smith, Bryan J. Thomas, Samuel J. Whiteley, Thaddeus D. Ladd, Michael P. Jura, Matthew T. Rakher, Matthew G. Borselli,
- Abstract要約: 完全制御可能な近接交換相互作用を持つ2次元スピンの伸縮性を示す。
2次元のスピン接続により、高い性能を持つ線形および直角交換のみの量子ビットが生成可能であることを示す。
この拡張可能なデバイスプラットフォームは、産業製造技術がスケーラブルなスピンキュービット技術に活用できることを実証している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5544477483066056
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The promise of quantum computation is contingent upon physical qubits with both low gate error rate and broad scalability. Silicon-based spins are a leading qubit platform, but demonstrations to date have not utilized fabrication processes capable of extending arrays in two dimensions while maintaining complete control of individual spins. Here, we implement an interconnect process, common in semiconductor manufacturing, with multiple back-end-of-line layers to show an extendable two-dimensional array of spins with fully controllable nearest-neighbor exchange interactions. In a device using three interconnect layers, we encode exchange-only qubits and achieve average single-qubit gate fidelities consistent with single-layer devices, including fidelities greater than 99.9%, as measured by blind randomized benchmarking. Moreover, with spin connectivity in two dimensions, we show that both linear and right-angle exchange-only qubits with high performance can be formed, enabling qubit array reconfigurability in the presence of defects. This extendable device platform demonstrates that industrial manufacturing techniques can be leveraged for scalable spin qubit technologies.
- Abstract（参考訳）: 量子計算の約束は、低いゲート誤差率と広い拡張性の両方を持つ物理量子ビットに依存している。
シリコンベースのスピンは主要な量子ビットプラットフォームであるが、これまでのデモでは、個々のスピンの完全な制御を維持しながら、2次元で配列を拡張できる製造プロセスは利用されていない。
ここでは、半導体製造において共通する相互接続プロセスを実装し、複数のバックエンド・オブ・ライン層を用いて、完全制御可能な近接交換相互作用を持つ2次元スピンの配列を拡張可能であることを示す。
3つの相互接続層を用いたデバイスでは、ブラインドランダム化ベンチマークにより、交換専用キュービットを符号化し、99.9%以上の忠実度を含む単一層デバイスと一貫した平均的な単一キュービットゲートフィデリティを実現する。
さらに, 2次元のスピン接続により, 高い性能を有する線形および直角交換のみの量子ビットが生成できることが示され, 欠陥が存在する場合の量子ビット配列再構成が可能となった。
この拡張可能なデバイスプラットフォームは、産業製造技術がスケーラブルなスピンキュービット技術に活用できることを実証している。
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