論文の概要: Spin Readout in a 22 nm Node Integrated Circuit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.13674v1
• Date: Wed, 15 Oct 2025 15:33:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-16 20:13:28.740277
• Title: Spin Readout in a 22 nm Node Integrated Circuit
• Title（参考訳）: 22nmノード集積回路におけるスピン読み出し
• Authors: Isobel C. Clarke, Virginia Ciriano-Tejel, David J. Ibberson, Grayson M. Noah, Thomas H. Swift, Mark A. I. Johnson, Ross C. C. Leon, Alberto Gomez-Saiz, John J. L. Morton, M. Fernando Gonzalez-Zalba,
• Abstract要約: 産業標準22nmのシリコンオン絶縁体技術を用いて作製したIC内のアドレス可能な量子ドットデバイスにおいて,単一ショットスピンの読み出しを実演する。 このプロセスによるスピンの読み出しの成功は、高度にスケーラブルで統合されたスピン量子ビットの実現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）: 1.718390616727258
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Constructing a quantum computer capable of broad and important applications is likely to require millions of addressable physical qubits, posing the challenge of large-scale integration of quantum systems with classical electronics. Fully depleted silicon-on-insulator CMOS technology has been used to develop a range of cryogenic electronic components for the control and readout of different qubit modalities interfaced on separate chips. However, recent measurements of quantum dots on this technology raise the tantalising prospect of realising control electronics and spin qubits on the same manufacturing platform, within a single integrated circuit (IC). Here, we demonstrate single-shot spin readout in addressable quantum dot devices within an IC fabricated using industry-standard 22 nm fully depleted silicon-on-insulator technology. We achieve spin-to-charge conversion via a ramped energy-selective measurement, detected using a radio-frequency single-electron transistor and addressed by on-chip cryogenic electronics. The observation of consistent readout visibilities exceeding 90% and millisecond spin relaxation times in two nominally identical devices within the addressable array supports the reproducibility of the unit cell. The successful observation of spin readout using this CMOS process marks a key step towards realising highly scalable and integrated spin qubits.
• Abstract（参考訳）: 広範かつ重要な応用が可能な量子コンピュータを構築するには、数百万の物理量子ビットを必要とする可能性があり、量子システムを古典的エレクトロニクスと大規模に統合することの難しさを浮き彫りにする。 完全に劣化したシリコンオン絶縁体CMOS技術は、異なるチップにインターフェースされた様々な量子ビットモードの制御と読み出しのための様々な低温電子部品の開発に使用されている。 しかし、近年の量子ドットの測定により、単一の集積回路(IC)内で、同じ製造プラットフォーム上で制御電子とスピン量子ビットを実現できる可能性が高まっている。 ここでは、業界標準の22nmのシリコンオン絶縁体技術を用いて作製されたIC内のアドレス可能な量子ドットデバイスにおいて、単発スピン読み出しを実証する。 高周波単一電子トランジスタを用いて検出し,オンチップ極低温エレクトロニクスで処理し,エネルギー選択性の向上によるスピン・ツー・チャージ変換を実現する。 アドレス可能なアレイ内の2つの名目上同一のデバイスにおいて、90%以上とミリ秒のスピン緩和時間を超える一貫した読み出し振動の観測は、ユニットセルの再現性を支持する。 このCMOSプロセスによるスピンリードアウトの観測は、高度にスケーラブルで統合されたスピンキュービットの実現に向けた重要なステップである。

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