論文の概要: Quantum Simulation of Si/SiGe Devices with Experimentally Calibrated Micromagnet Effects
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.27724v1
- Date: Wed, 23 Sep 2026 11:39:52 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-25 00:05:18.00312
- Title: Quantum Simulation of Si/SiGe Devices with Experimentally Calibrated Micromagnet Effects
- Title（参考訳）: 実験キャリブレーションによるSi/SiGe素子の量子シミュレーション
- Abstract要約: 6ドットSi/SiGeデバイスのための包括的,実験的に校正された3Dシミュレーションパイプラインを提案する。
我々はマイクロ波パワーチェブロンを含む実験的な観測装置を再現する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.04194454151396507
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Silicon-based spin qubits in Si/SiGe heterostructures are a leading platform for scalable quantum computing, yet bridging the gap between theoretical computer-aided design(CAD) models and experimental reality remains a significant challenge. Standard simulations often fail to capture critical physical phenomena, such as interface dipoles, parasitic charge accumulation, and the magnetic hysteresis of on-chip micromagnets. In this work, we present a comprehensive, experimentally calibrated 3D simulation pipeline for a 6-dot Si/SiGe device. We refine the semiconductor band alignment and introduce a semi-empirical classical charge screening model to accurately capture the formation of parasitic wells and their suppression of gate lever-arms. Furthermore, we apply the Jiles-Atherton model to account for the hysteresis and pre-magnetization of integrated cobalt micromagnets, successfully reproducing the experimental resonant frequencies across all six qubits. By coupling these calibrated electrostatic and magnetic profiles into a time-dependent rotating wave approximation (RWA) Hamiltonian, we reproduce experimental observables, including microwave power chevrons. This framework provides a robust foundation for predicting device behavior, evaluating microwave line losses, and optimizing future scalable spin qubit architectures prior to fabrication.
- Abstract（参考訳）: Si/SiGeヘテロ構造におけるシリコンベースのスピン量子ビットは、スケーラブルな量子コンピューティングのための主要なプラットフォームであるが、理論的コンピュータ支援設計(CAD)モデルと実験現実の間のギャップを埋めることは、依然として大きな課題である。
標準的なシミュレーションは、界面双極子、寄生電荷蓄積、オンチップマイクロマグネットの磁気ヒステリシスのような重要な物理現象を捉えることができないことが多い。
本研究では,6ドットSi/SiGeデバイスのための包括的,実験的に校正された3次元シミュレーションパイプラインを提案する。
我々は半導体バンドアライメントを改良し、半経験的古典電荷スクリーニングモデルを導入し、寄生井の形成とゲートレバーアームの抑制を正確に捉える。
さらに、Jiles-Athertonモデルを用いて、統合コバルトマイクロマグネットのヒステリシスと前磁化を考慮し、実験共振周波数を6量子ビットすべてにわたって再現することに成功した。
これらの校正静電および磁気プロファイルを時間依存回転波近似(RWA)ハミルトニアンに結合することにより、マイクロ波パワーチェブロンを含む実験観測装置を再現する。
このフレームワークは、デバイス動作を予測するための堅牢な基盤を提供し、マイクロ波線の損失を評価し、製造前に将来のスケーラブルなスピンキュービットアーキテクチャを最適化する。
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