論文の概要: High-fidelity dispersive spin sensing in a tuneable unit cell of silicon MOS quantum dots
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.10435v1
- Date: Thu, 15 May 2025 15:53:09 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-16 22:29:06.396526
- Title: High-fidelity dispersive spin sensing in a tuneable unit cell of silicon MOS quantum dots
- Title（参考訳）: シリコンMOS量子ドットのチューニング可能な単位セルにおける高忠実分散スピンセンシング
- Authors: Constance Lainé, Giovanni A. Oakes, Virginia Ciriano-Tejel, Jacob F. Chittock-Wood, Lorenzo Peri, Michael A. Fogarty, Sofia M. Patomäki, Stefan Kubicek, David F. Wise, Ross C. C. Leon, M. Fernando Gonzalez-Zalba, John J. L. Morton,
- Abstract要約: 金属酸化物半導体(MOS)技術はスピン量子ビットに基づく量子コンピュータを開発する上で有望なプラットフォームである。
本稿では, 工業用300mmウエハプロセスを用いて作製した平面型MOS量子ドット(QD)の双線形単位セル内に, 小型分散型スピンキュービットセンサ, 単一電子ボックス(SEB)を実演する。
SEBの独立ゲート制御と二重量子ドットトンネル速度により、センサを最適化し、340usで99.92%(20usで99%)の読み出し精度を達成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.648213451348322
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Metal-oxide-semiconductor (MOS) technology is a promising platform for developing quantum computers based on spin qubits. Scaling this approach will benefit from compact and sensitive sensors that minimize constraints on qubit connectivity while being industrially manufacturable. Here, we demonstrate a compact dispersive spin-qubit sensor, a single-electron box (SEB), within a bilinear unit cell of planar MOS quantum dots (QDs) fabricated using an industrial grade 300 mm wafer process. By independent gate control of the SEB and double-quantum-dot tunnel rates, we optimize the sensor to achieve a readout fidelity of 99.92% in 340us (99% in 20us), fidelity values on a par with the best obtained with less compact sensors. Furthermore, we develop a Hidden Markov Model of the two-electron spin dynamics that enables a more accurate calculation of the measurement outcome and hence readout fidelity. Our results show how high-fidelity sensors can be introduced within silicon spin-qubit architectures while maintaining sufficient qubit connectivity as well as providing faster readout and more efficient initialisation schemes.
- Abstract（参考訳）: 金属酸化物半導体(MOS)技術はスピン量子ビットに基づく量子コンピュータを開発する上で有望なプラットフォームである。
このアプローチのスケールアップは、工業的に製造可能でありながら、キュービット接続の制約を最小限に抑えるコンパクトでセンシティブなセンサーの恩恵を受けるだろう。
本稿では, 工業用300mmウエハプロセスを用いて作製した平面型MOS量子ドット(QD)の双線形単位セル内に, 小型分散型スピンキュービットセンサ, 単一電子ボックス(SEB)を実演する。
SEBの独立ゲート制御と二重量子ドットトンネル速度により、センサを最適化し、340usで99.92%(20usで99%)の読み出し精度を達成する。
さらに,2電子スピンダイナミクスの隠れマルコフモデルを構築し,測定結果をより正確に計算し,その結果の読み出し精度を向上させる。
以上の結果から,シリコンスピンキュービットアーキテクチャ内に高忠実度センサを導入しつつ,十分な量子ビット接続を維持しつつ,より高速かつ効率的な初期化方式を実現することができることを示す。
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